[发明专利]一种基于Tobit Kalman滤波器的光斑质心获取方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于Tobit Kalman滤波器的光斑质心获取方法和装置，涉及光通信领域。该方法包括：根据预设处理后的目标图像，通过质心法计算出目标图像中光斑的质心坐标；将质心坐标输入到预先设定的卡尔曼滤波器中，输出优化后的质心坐标。通过卡尔曼滤波器来实现对质心提取算法的优化，充分利用卡尔曼滤波的特性，对质心法的结果进行有效修正，保持了系统原有的线性特性，提高了滤波器的预测能力，有效提高系统的精度和稳定性。

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种基于Tobit Kalman滤波器的光斑质心获取方法和装置。

背景技术

自由空间光通信是一种以激光为载体的无线通信系统，具有较强的保密和抗干扰能力、大容量高速传输、功耗低、指向性好等特点。在星地通信、局域互连、深空通信等领域有着广泛的应用前景，是当前通信领域研究的热点之一。APT系统是保持通信终端之间链路的关键系统，其控制精度是保证通信链路的可靠建立的基础条件。而其获取的对准信息的精度是其控制精度的基础，因此如何得到准确的对准信息是APT系统关键步骤。

现有技术方案中对光斑质量要求较高，即在信噪比较低的情况下，可以发挥出较好地性能。而在超高速激光通信系统中，尤其在深空或星地通信过程中，通信链路环境复杂，外界干扰强，信噪比较高，经过信道传输后的光斑质量较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于Tobit Kalman滤波器的光斑质心获取方法和装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于Tobit Kalman滤波器的光斑质心获取方法，包括：

S1，根据预设处理后的目标图像，通过质心法计算出所述目标图像中光斑的质心坐标；

S2，将所述质心坐标输入到预先设定的卡尔曼滤波器中，输出优化后的质心坐标。

本发明的有益效果是：本发明方案通过图像处理技术实现对信标光光斑的准确定位，以及通过卡尔曼滤波器来实现对质心提取算法的优化，充分利用卡尔曼滤波的特性，对质心法的结果进行有效修正，保持了系统原有的线性特性，提高了滤波器的预测能力，有效提高系统的精度和稳定性。

本发明所提出的Tobit Kalman质心法其运算时间相比传统质心法并没有明显的增加，而其稳定性和精度相比于传统质心法、高斯拟合法得到了大幅地提升，充分说明该算法具有较好地性能，可满足于超高速激光通信系统的要求。

结合超高速无线激光通信系统的特点，采用Tobit Kalman滤波器，有效降低了因外界干扰给系统带来的瞬时干扰。

进一步地，所述根据质心法计算质心坐标具体包括：根据质心法通过以下公式计算所述质心坐标：

其中，(x₀，y₀)是光斑的质心坐标，所述目标图像大小为M*N，f(i，j)表示点(i，j)处的灰度值。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过采用质心法计算出当前图像中光斑的质心坐标，当光斑形状规则，分布均匀时，可以获得较好地的精度和稳定性。

进一步地，还包括：根据光斑运动规律建立相应的测量方程和状态方程；根据所述测量方程和所述状态方程设定所述卡尔曼滤波器。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明方案通过根据实际情况设定卡尔曼滤波器，在传统质心法的基础上加入Tobit kalman滤波器，通过Tobit kalman滤波器对质心法的结果进行优化，从而有效提高系统的稳定性和精度。

进一步地，所述预设处理具体包括：