基于高斯拟合的激光光斑中心定位算法

《基于高斯拟合的激光光斑中心定位算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３３卷第５期应用光学Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５２０１２年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓＳｅｐ．２０１２文章编号：１００２－２０８２（２０１２）０５－０９８５－０６基于高斯拟合的激光光斑中心定位算法王丽丽１，２，胡中文１，季杭馨１，２（１．中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏南京２１００４２；２．中国科学院研究生院，北京１０００４９）摘要：激光光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一。通过对常用定位算法的分析，给出利用光斑图像中的不饱和点对光斑进行高斯拟合，并以拟合函数的幅值点

2、作为光斑中心的方法。利用人工光斑对该算法进行验证，结果表明该算法误差远小于０．１像素；利用一维高精度电动平移台、ＣＣＤ相机、激光器等搭建测试系统，由计算机自动采集激光光斑图像并对其进行分析，实验结果表明该算法与理论分析结果的均方根误差仅为０．１像素。关键词：光学测量；高斯拟合；光斑中心；不饱和点中图分类号：ＴＮ２４；ＴＮ９１１．７３文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．５７６８／ＪＡＯ２０１２３３．０５０７００３ＬａｓｅｒｓｐｏｔｃｅｎｔｅｒｌｏｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎＧａｕｓｓｉａｎｆｉ

3、ｔｔｉｎｇ１，２，ＨＵＺｈｏｎｇ－ｗｅｎ１，ＪＩＨａｎｇ－ｘｉｎ１，２ＷＡＮＧＬｉ－ｌｉ（１．ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌＯｐｔｉｃｓ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮａｔｉｏｎａｌＡｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌＯｂｓｅｒｖａｔｏｒｉｅｓ，ＣＡＳ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４２，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌａｓｅｒｓｐｏｔｃｅｎｔｅｒｌｏｃａｔｉｏｎｉ

4、ｓａｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｏｐｔｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄ，ａＧａｕｓｓｉａｎｆｉｔｔｉｎｇｂａｓｅｄｌａｓｅｒｓｐｏｔｃｅｎ－ｔｅｒｌｏｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｈｅｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｐａｒｔｏｆｌａｓｅｒｓｐｏｔｉｍａｇｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅＧａｕｓｓｉａｎｓｕｒｆａｃｅ，ｂａｓｅｄｏｎｗｈｉｃｈｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｆｉｔｔｉｎ

5、ｇｆｕｎｃｔｉｏｎｃｏｕｌｄｂｅｌｏｏｋｅｄｕｐｏｎａｓｔｈｅｌａｓｅｒｓｐｏｔｃｅｎｔｅｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ａｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｌｉｇｈｔｓｐｏｔｗａｓｕｓｅｄｆｉｒｓｔｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｒｒｏｒｏｆｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｍｕｃｈｌｅｓｓｔｈａｎ０．１ｐｉｘｅｌｓ；ａｎｄｔｈｅｎａｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｄｏｆｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｏｔｏｒ

6、ｉｚｅｄｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｓｔａｇｅｏｆｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，ＣＣＤｃａｍｅｒａａｎｄｌａｓｅｒｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌａｓｅｒｓｐｏｔｉｍａｇｅｗｅｒｅａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｂｙｃｏｍｐｕｔｅｒａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｏｏｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｅｒｒｏｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙ－ｓｉｓｗａｓｏｎｌｙ０．１ｐ

7、ｉｘｅｌｓ，ｗｈｉｃｈｈａｄｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；Ｇａｕｓｓｉａｎｆｉｔｔｉｎｇ；ｌａｓｅｒｓｐｏｔｃｅｎｔｅｒ；ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｐｏｉｎｔ引言和抗干扰性上各自都存在一定的不足。重心法要［１］由于激光具有方向性好、发散度小等特性，求光斑形状比较规则、灰度比较均匀，否则会产生因此被广泛应用于航空航天、武器系统以及光学测较大的误差；Ｈｏｕｇｈ变换法需要对参数空间离散量和检测仪器中，激光光斑中心的准确定位直接决化，限制了测量精度，在实用中受

8、到了限制；圆拟合［１－３］定了测量精度的高低。目前，比较常用的光斑法容易受二值化阈值的影响，选择不同的阈值时得［２］中心定位算法有重心法、圆拟合法、Ｈｏｕｇｈ变换到的中心偏差比较大；空间矩法虽然运算精度较［３］［４］法、空间矩法等，但这些算法在检测精度、速度高，但要求光斑边缘为理想二级边缘，在实际光线收稿日期：２０１２－０３－２２；修回日期：２０１２－０４－０１基金项目：国家自然科学基金（１０８７３０２３）；国家自然科学青年基金（１１１０３０５３）作者简介：王丽丽（１