[发明专利]光电跟踪宏像素迭代质心法

摘要

在光电跟踪过程中，光电跟踪装置采用光电跟踪宏像素迭代质心法对图像数据进行处理：首先获取光斑图像和理想图像，确定目标宏像素和目标宏像素的质心初始值，完成对质心的粗略估计；经过多次迭代目标宏像素，精确获取出目标宏像素的质心，并根据理想图像的质心和目标宏像素的质心获取位置误差信号；根据位置误差信号调整所述光电跟踪装置，实现对光源的跟踪。本发明的显著效果是：迭代环节少，计算量小，定位速度快，抗噪声能力强，目标像素覆盖率高，定位精度高，误差小，适用于低信噪比非对称光斑图像的高精度定位。

主权项

1、一种光电跟踪宏像素迭代质心法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤一，利用光电跟踪装置获取光斑图像S和无噪声背景的理想图像S0；步骤二，确定光斑图像S的目标宏像素R，按照以下几步进行：第一步，确定初始阈值Ith，其表达式为：Ith＝(Ia-Imin)/40，其中，Ia是所述光斑图像S的平均灰度值，Imin是该光斑图像S的最小灰度值；第二步，用所述初始阈值Ith对所述光斑图像S阈值化，得到阈值化光斑图像S’；第三步，逐级划分所述阈值化光斑图像S’，按照最大信号像素覆盖率和较少计算量原则获得最佳宏像素划分值M0×N0，其中所述M0是x方向最佳宏像素划分值，满足M0＝2m-2，m是大于1的正整数；所述N0是y方向最佳宏像素划分值，满足N0＝2n-2，n是大于1的正整数；第四步，根据所述最佳宏像素划分值M0×N0重新划分所述阈值化光斑图像S’，获得初级宏像素组；第五步，比较所述初级宏像素组中各个初级宏像素的灰度值，获得灰度值最大的初级宏像素Rmax；第六步，将该灰度值最大的初级宏像素Rmax的像素大小扩大为M×N，确定为所述目标宏像素R，其中x方向像素M＝M0+2＝2m，y方向像素N＝N0+2＝2n；步骤三，获取所述目标宏像素R的x方向质心初始值Cx(-1)，其表达式为：其中，I(k)是该目标宏像素R中x方向第k个像素的灰度值；y方向质心初始值Cy(-1)与所述x方向质心初始值Cx(-1)获取方法一致；步骤四，确定所述目标宏像素R的x方向质心Cx，按照以下几步进行：第一步，定义迭代次数i的初始值i＝0；第二步，获取第i阈值Ithi，其表达式为：Ithi＝Ith-(i+1)(Ia-Imin)/50；第三步，用所述第i阈值Ithi对所述目标宏像素R阈值化，得到阈值化目标宏像素Ri；第四步，将所述阈值化目标宏像素Ri划分为2i个大小相等的次级宏像素T；第五步，获取第i次迭代中所述次级宏像素T的像素大小Δi，其表达式为：Δi＝M/2i第六步，获取第i次迭代中所述阈值化目标宏像素Ri的平均质心C(i)，其表达式为：其中，I(p)是第j个所述次级宏像素T中第p个像素的灰度值；第七步，获取第i次迭代比例函数r(i)，其表达式为：r(i)＝1+1/5i；第八步，获取第i次迭代权重函数F(i)，其表达式为：F(i)＝r(i)[C(i-1)-C(i-1)]/[C(i)-C(i-1)]；第九步，获取第i次迭代质心C(i)，其表达式为：C(i)＝F(i)C(i)+(1-C(i))C(i-1)；第十步，判断i是否小于log2M，如果i小于log2M，则i加1，返回所述获取第i阈值Ithi的步骤；如果i等于或大于log2M，则所述目标宏像素R的x方向质心Cx＝C(i)；y方向质心Cy与所述x方向质心Cx获取方法一致；步骤五，确定x方向位置误差信号εx，按照以下几步进行：第一步，用传统质心算法获取所述理想图像S0的x方向质心Cx0；第二步，获取所述x方向位置误差信号εx，其表达式为：εx＝Cx-Cx0；y方向位置误差信号εy与所述x方向位置误差信号εx获取方法一致；步骤六，根据所述x方向位置误差信号εx和y方向位置误差信号εy调整所述光电跟踪装置，实现对光源的跟踪。