基于自適應區域的光斑中心魯棒性研究

王國軍，黃亞新，趙啟林，張冬冬

(1.中國人民解放軍陸軍工程大學 野戰工程學院，南京210001；2.南京工業大學 機械與動力學院，南京 211816;3.新鄉學院 土木工程與建筑學院, 新鄉 453003)

引 言

在光學測量方法中，如激光掃描三角測量法[1]、激光準直測量法[2]等，通常需要配備光學系統, 用以光電跟蹤和測量。其中激光光斑中心檢測[3-4]是激光檢測系統中的關鍵技術，特別是在長距離測量中存在更多的色散、隨機噪聲和干擾光，因此最終檢測結果直接受激光光斑中心定位精度的影響[5]。常用的激光光斑中心檢測算法包括質心法[6]、 霍夫變換方法[7]、圓擬合方法[8]、空間矩算法[9-10]和重力法[11]等。質心法和重心法要求激光光斑圖像均勻分布且邊緣清晰，否則會導致較大的誤差。霍夫變換方法需要對圖像邊界點進行逐點投票，因此需要花費較長的計算時間以及較大的存儲空間，同時檢測精度也較低。這3種方法都具有較差的抗干擾能力。空間矩算法利用邊緣的灰度空間矩來檢測具有亞像素位置的邊緣， 但它的計算過程包括6個模板和原始圖像之間的卷積，過于復雜和緩慢。在實際應用中，激光光斑圖像會受到較大的噪聲干擾[12-13]，有兩個主要的噪聲源：一個是由于電荷藕合器件(charge coupled device,CCD)的熱噪聲；另一個是圖像傳感器的模噪聲及模數轉換(analog-to-digital，A/D)噪聲等導致的具有大灰度的離散單像素點。同時由于遠距離的傳播和環境背景光的影響，激光光斑圖像與許多不同頻率的噪聲混合，使圖像輪廓模糊，圖像質量差，信噪比低[14]。……