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1、计算机测量与控制.2004.12(1)设计与应用ComputerMeasurement&Control·83·文章编号:1671-4598(2004)01-0083-03中图分类号:TN911173文献标识码:B基于图像的中心定位方法姚志文,孙懋珩(同济大学电信学院信息与控制系,上海200092)摘要:文章讨论和研究了基于图像的定位技术原理,根据对得到近似为圆形的目标图像的特征分析,提出了一种新的边缘检测方法,介绍了具体的边缘检测方法、灰度插值方法和中心计算方法的实现,并将其用于闭环控制系统中,仿真实验表明,图像
2、处理过程达到了不大于0102像素的偏差,能够完成要求的定位精度(011像素)。关键词:图像处理;边缘检测;灰度插值ApplicationofImageProcessinginCenterOrientationYaoZhiwen,SunMaoheng(TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Theprincipleoforientationtechniquebasedonimageprocessingisdiscussed.Anewedgedetectionme
3、thodisproposed,andthepracticalimplementationofedgedetection,gray-levelinterpolation,andcentercalculationareintroduced,whichareappliedinaclosedloopcontrolsystem.Ithasbeenverifiedbysimulationthattheaimforpreciseorientationcanbeimplemented,andthemaximumerrorisle
4、ssthan0102pixelduringtheprocedureofimageprocessing.Keywords:imageprocessing;edgedetection;gray-levelinterpolation[1]精度。0引言前一种方法可用于一般工业生产和测量中(见原理对于一些目标的精确定位是现实生产和研究中经常框图的实线箭头所示);而后一种方法常用于空间技术需要解决的问题。在空间技术中,航天器的定位与定姿(见原理框图的虚线箭头所示)。原理框图如图1所示。是最基本的问题。可以利用对参照物成像的方
5、法,调整[1]航天器的姿态,从而实现这一目标。工业生产中也可以利用这一技术实现精确的定位。文章首先讨论了利用图像实现定位的基本原理(如图1所示),然后介绍了具体的边缘检测方法、灰度插值方法和中心计算方法,图2目标对象在视场并对系统的仿真结果作了简要评述。图1图像定位原理框图中的位置示意图1基本原理[2]2边缘检测如图2所示,白色的圆形区域为视场,较小的圆形物为目标对象或参照物。视场外不接收信号,探测器每图像边缘对图像识别和计算机分析有着特别的价隔一定时间对视场内图像进行采集,通过边缘检测检出值。边缘蕴含了丰富的内
6、在信息(如方向、阶跃性质、视场内目标对象的边缘轮廓,由此运用一定的数学算法形状等),是图像识别中抽取图像特征的重要属性。从得出其中心,把由这个中心和视场中心组成的向量传送本质上说,图像边缘是图像局部特性不连续性(灰度突给控制系统作为控制信号,由控制系统调整被测对象或变,颜色突变等)的反映,它标志着一个区域的终结和[3]调整视场,使两中心逐步逼近并最终重合。这是一个闭另一个区域的开始。环控制系统,只要图像处理算法设计合理,控制系统达边缘提取首先检出图像局部特性的不连续性,然后到一定的精度,就可以实现目标对象相对于探
7、测器的定再将这些不连续的边缘像素连成完备的边界。边缘的特位或者探测器相对于参照物体的定位,并可达到很高的性是沿边缘走向的像素变换平缓,而垂直于边缘方向的像素变换剧烈,所以,从这个意义上说,提取边缘的算收稿日期:2003-10-16法就是检出符合边缘特性的边缘像素的数学算子。目作者简介:姚志文(1973-),男,河南省西峡县人,硕士,主要前,提取边缘常采用边缘算子法、曲面拟合法、模板匹从事电子技术、信号与信息处理方向的研究。[4]配法、门限化等方法。该系统采用一种称为窗口极值孙懋珩(1957-),男,博士,教授,主
8、要从事电子技术、信号与信息处理方向的研究。·84·计算机测量与控制第12卷法的边缘检测方法。这种方法类似梯度法,适合于检用的算法是基于面积的。假定被测对象图像尺寸远大测具有理想成像特性的图像边缘检测。同时,它又具于单位像素尺寸,单目标对象具有相对于单位像素所[3]有类似于模板匹配法的窗口。具体思路如下:对于代表面积比较平滑的边缘轮廓(这在不少情况下是可一个3×3窗口内的9
