实验二、光斑中心坐标检测.docx

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1、实验二光斑中心坐标检测一、实验工具计算机、Matlab软件二、实验原理激光光斑中心坐标的检测在很多方面有着广泛的应用，比如激光扫描三角法、激光准直仪、共焦显微测量法和激光参数测定。目前常用的检测手段包括中心矩法、Hough变换法和最小二乘法。它们分别有其优势和特定的应用场合。本实验着重讨论中心矩法和最小二乘法来检测激光光斑的中心坐标。2.1中心矩法中心矩法具有计算速度快，算法简单的特点。尤其在光斑光强比较均匀和对称性好的情况时效果更加突出。但缺点就是不能检测光斑半径。利用中心矩法首先对光斑图像进行二值化处理，处理后光斑位置为

2、1，背景为0。如下式：中心矩法计算公式为：由此可计算出光斑的中心坐标。2.2最小二乘法最小二乘法计算精度高，但是抗干扰能力差，受噪声影响也较大，而且计算量较大。最小二乘法是利用残差平方和最小的原理来计算得出光斑的中心坐标。首先要对二值化后的光斑图像进行边缘提取。计算公式如下：三、实验程序3.1中心矩法程序I=imread('D:图片1.PNG');%%读取待处理光斑图像Idata=im2bw(I);%%对图像进行二值化处理imshow(Idata);%%画出二值化处理后的光斑图像sumall=sum(Idata(:));%

3、%对图像每个像素点的灰度值求和sumx1=0;sumy1=0;fori=1:199;forj=1:267;sumx1=Idata(i,j)*j+sumx1;sumy1=Idata(i,j)*i+sumy1;endendx=sumx1/sumall;%%求出光斑中心的x坐标y=sumy1/sumall;%%求出光斑中心的y坐标3.2最小二乘法程序I=imread('D:图片1.PNG');%%读取待处理光斑图像Idata=im2bw(I);%%对图像进行二值化处理BW=edge(Idata,'canny');%%利用cann

4、y算子对图像进行边缘提取imshow(BW);%%画出边缘提取图像sumx=0;sumx2=0;sumx3=0;sumy=0;sumy2=0;sumy3=0;sumxy2=0;sumx2y=0;sumxy=0;num=0;fori=1:199;forj=1:267;ifBW(i,j)==1;sumx=i+sumx;sumx2=i^2+sumx2;sumx3=i^3+sumx3;sumy=j+sumy;sumy2=j^2+sumy2;sumy3=j^3+sumy3;sumxy2=i*(j^2)+sumxy2;sumx2y=(i

5、^2)*j+sumx2y;sumxy=i*j+sumxy;num=num+1;endendendx=sumx/num;x2=sumx2/num;x3=sumx3/num;y=sumy/num;y2=sumy2/num;y3=sumy3/num;xy2=sumxy2/num;x2y=sumx2y/num;xy=sumxy/num;a=((x2*x+x*y2-x3-xy2)*(y^2-y2)-(x2*y+y*y2-x2y-y3)*(x*y-xy))/(2*(x^2-x2)*(y^2-y2)-2*(x*y-xy)^2);b=((x

6、2*y+y*y2-x2y-y3)*(x^2-x2)-(x2*x+x*y2-x3-xy2)*(x*y-xy))/(2*(x^2-x2)*(y^2-y2)-2*(x*y-xy)^2);r=sqrt(a^2-2*x*a+b^2-2*y*b+x2+y2);四、实验结果4.1中心矩法本实验待处理的光斑图像如下所示：图1光斑原图像经二值化处理后的到下图：图2二值化处理后的光斑图像通过中心矩法计算出光斑的中心位置为x=97.8127，y=131.04224.2最小二乘法对二值化处理后的光斑图像进行边缘提取得到下图：图3光斑边缘提取图像利用

7、最小二乘法得到的光斑中心的坐标为x=96.9748，y=130.8