[发明专利]二维高斯分布光斑图像中心快速高精度定位方法

权利要求书

1.一种二维高斯分布光斑图像中心快速高精度定位方法，其特征在于包含如下步骤：

1)利用CCD相机对一个或多个光学目标进行离焦拍摄，获取符合二维高斯分布的光斑图像；

2)对图像二值化后进行边界查找，根据形状和大小对封闭边界区域进行筛选，初步分割出图像中的多个光斑，并对各光斑进行编号；

3)对于当前光斑，利用步骤2)中得到的光斑边界计算其外接正方形的边长L，令l等于L/2的整数部分，确定光斑窗口大小为(2l+1)×(2l+1)；

4)在(2l+1)×(2l+1)的窗口内确定相应光斑的整像素坐标([x_c]，[y_c])，其计算公式为：

[xc]=argmaxxi(Σj=12l+1f(xi,yj)),i=1,2,···,2l+1]]>

[yc]=argmaxyj(Σi=12l+1f(xi,yj)),j=1,2,···,2l+1]]>

(x_i，y_j)表示窗口内的各像素坐标，其中i＝1，2，…，2l+1，j＝1，2，…，2l+1；f(x_i，y_j)表示像素(x_i，y_j)处的灰度值；

5)建立以整像素坐标([x_c]，[y_c])为原点的局部图像坐标系，则以局部图像坐标系原点为窗口中心的(2l+1)×(2l+1)窗口内的各像素坐标相应地表示为(m，n)，其中m＝-l，-l+1，…，0，…，l-1，l；n＝-l，-l+1，…，0，…，l-1，l，像素(m，n)处的灰度值相应地表示为f(m，n)；

6)根据局部坐标系下窗口内各像素灰度f(m，n)，按式(1)计算高斯光斑的方差：

σ2=Σm=-llΣn=-ll(m2+n2)/2((2l+1)2lnf(0,0)-Σm=-llΣn=-lllnf(m,n))---(1)]]>

7)根据步骤6)计算出来的高斯光斑方差σ²，以及局部坐标系下光斑窗口内各像素灰度f(m，n)，按式(2)计算当前光斑中心坐标在x方向的亚像素部分：

dx=σ2l(l+1)(2l+1)ln(Πm=1lΠn=-llf(m,n)f(-m,n))---(2)]]>

8)根据步骤6)计算出来的高斯光斑方差σ²，以及局部坐标系下光斑窗口内各像素灰度f(m，n)，按式(3)计算当前光斑中心坐标在y方向的亚像素部分：

dy=σ2l(l+1)(2l+1)ln(Πm=-llΠn=1lf(m,n)f(m,-n))---(3)]]>

9)分别求出([x_c]，[y_c])和(dx，dy)后，即得到当前光斑的实际中心的精确坐标(x_c，y_c)：

x_c＝[x_c]+dx

y_c＝[y_c]+dy

10)将步骤9)所获坐标值与当前光斑所对应的序号一起存储在寄存器中，然后按光斑序号的顺序对下一光斑重复步骤3)～步骤10)，直至所有高斯光斑中心精确定位完毕。