[发明专利]基于光学目标一维曲线波峰特征提取的多目标识别方法

说明书

本发明公开了一种基于光学目标一维曲线波峰特征提取的多目标识别方法，满足了大型激光装置准直流程中光学目标识别处理对于精度和效率的要求，该方法的主要实现步骤如下：步骤1：对采集的原始图像进行二值化；步骤2：数字形态学的膨胀运算处理；步骤3：目标分离；步骤4：目标识别；目标识别中通过分析两个目标在图像X方向或者Y方向上的一维曲线特征指标来实现；首先，计算波峰个数，如果波峰个数为1，则对应光斑为模拟光目标；如果波峰个数大于1，说明水平曲线包含多个波峰，在左边上升沿和右面下降沿之间是存在波谷，则该曲线对应的光斑为远场目标。

技术领域

本发明涉及一种多光学目标快速识别方法

技术背景

大型激光装置光路对接准直是三大准直流程(光路自准直、模拟光准直和光路对接准直)之一。三个准直流程都采用相同的单元准直模型实现光路目标的自动瞄准，单元准直模型详见参考文献[综合诊断快速自动准直系统设计与实现[J].光子学报,2014，43(5)：0512005-1～0512005-6.]。

由于大型激光装置共包含8路光束，在光路对接准直过程中，虽然每束光路采集的图像不同，但每束光路具备相同的特征，只需要一种图像处理算法就能实现不同光路光学目标的识别。但是，对于三个不同的准直流程来说，每个准直流程所采集的图像特征是完全不同的。其不同图像特征主要表现在：光学目标个数、光学目标纹理、置入特殊标识目标，如十字叉、边框、小球等。这就需要针对不同特征的图像设计不同的目标识别算法，才能分别完成大型激光装置三个不同准直流程的光路自动准直工作。

相比其他两个准直流程，光路对接准直所处理的准直图像具备不同的特点，光学目标主要特点总结如下：

1)准直图像包含2个光学目标，分别是模拟光目标和远场目标；

2)模拟光目标光束质量较好，为实心的圆形光斑，光学目标较小，光斑直径大约40个像素；

3)远场目标光束质量较差，光斑形状及其不规则，主要表现在：光束存在不确定的纹理、边缘曲折、非连续、合计面积较大；

4)远场目标光强分布很不稳定，光斑形状、强弱、位置随着时间而变化；

5)模拟光和远场各自目标的大小、相对位置、强弱不确定，而且会随着光路准直的过程而变化。

产生以上两种光学目标是由于各自的光路设计不同而引起的。模拟光是由激光器直接产生，光路传输较短，经过的光学元件少，光学元件对于模拟光的影响较少，模拟光目标光束质量较好，光斑特征表现为圆形、小尺寸的光学目标。对远场目标来说，光束经过预放、主放、三倍频等光学组件的传输，光路传输距离较长，各个光学组件对于光束质量的影响较大，使得远场目标的光束质量较差，光斑特征表现为分布不均匀、存在不规则纹理、边缘曲折、非连续分布、合计面积较大的光学目标。

然而，光路对接准直流程中需要根据两个光学目标的相对位置移动对应二维调整架电机的XY方向的步数。在光束收敛的过程中，远场目标位置相对变化较小，主要调整模拟光目标的相对位置。

因此，对于模拟光准直图像处理算法来说，不仅需要确定两个目标的相对位置，而且需要确定哪个目标是远场目标，哪个目标是模拟光目标，也就是说模拟光准直图像处理算法需要实现对两个不同的光学目标的识别。同时，在光路准直过程中，为了提高光路对接准直的效率，减少光路准直的时间，光学目标识别算法需要同时满足精确性和效率的要求。具体地讲，光学目标识别性能为：1)能够同时识别模拟光目标和远场目标；2)光学目标中心精度小于3个像素；3)每个光路光学目标识别时间小于10秒。

针对以上需求，必须提出一种新方法，通过分析和提取两个光学的分布特征来实现两个光学目标的识别。虽然模拟光目标和远场目标两幅图的特征明显，但是要区分两个不同光学目标，必须使用量化的指标来衡量两幅图像的各自特征。

因此，目前急需一种方法来量化模拟光目标和远场目标两幅图像的区别，从而实现两个目标的精准识别。