
书书书
第
32
卷
第
5
期
光
学
学
报
Vol.32
,
No.5
2012
年
5
月
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2012
二维高斯分布光斑中心快速提取算法研究
冯新星
张丽艳
叶
南
杨博文
(南京航空航天大学机电学院,江苏 南京
210016
)
摘要
在深入分析二维高斯分布公式的基础上,通过将光 斑 中 心 整 像 素 坐 标 和 亚 像 素 坐 标 进 行 分 离,推 导 出 一 种
无需求解广义逆矩阵的高斯曲面解析算法,该方法综合利 用 窗 口 内 的 所 有 像 素 灰 度 信 息,通 过 解 析 表 达 式 直 接 计
算高斯分布光斑的亚像素中心位置;并且对传统高斯曲面 拟 合 法 求 解 过 程 进 行 了 优 化,提 出 一 种 更 加 高 效 的 定 参
高斯拟合法。与传统高斯曲面拟合法相比,提出的两 种 方 法 具 有 基 本 相 同 的 稳 定 性 和 定 位 精 度,但运 行 效 率 分 别
提高了
278
倍和
78
倍以上。
关键词
光学测量;图像处理;离焦模式;二维高斯分布;中心定位
中图分类号
TP391
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
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100.2000
;
120.4820
;
150.1135
;
150.0155
收稿日期:
20111130
;收到修改稿日期:
20111220
基金项目:国家自然科学基金(
50875130
)和国防技术基础科研(
J152011C001
)资助课题。
作者简介:冯新星(
1986
—),男,硕士研究生,主要从事非接触三维几何测量方面的研究。
Email
:
cle
_
sur
@
sina.cn
导师简介:张丽艳(
1967
—),女,博士,教授,博士生导师,主要从事 非 接 触 三 维 几 何 测 量、机 器 视 觉 检 测 和 逆 向 工 程 方 面
的研究。
Email
:
zhan
g
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@
nuaa.edu.cn
1
引
言
离焦成像是指将相机的成像平面调节至偏离镜
头聚焦平面的位置,从而让物体在
CCD
上形成模糊
的散焦 图 像 的 成 像 过 程
[
1
]
。 离 焦 成 像 在 卫 星 导
航
[
2
,
3
]
、视觉 测 量
[
4
,
5
]
和航 空 观测
[
6
~
8
]
等领 域 都 有 着
广泛的应用。这是 因 为在 对 恒星、红 外 发光 二 极管
等可近似为点光源 的 对象 进 行离 焦 拍摄 时,图像 所
呈光斑近似符合二 维 高斯 分 布,因此 可以 得 到比 准
确对焦所拍摄的图 像 更为 丰 富的 灰 度信 息,对这 些
灰度信息进行分析计算,得到光斑的各种参数,就可
以为星点检测、靶点提 取 和光 纤 定位 等 提供 必 要的
基础信息。
快速、精确定位成像光斑的中心,是卫星导航视
觉测量等领域诸多 应 用的 基 础,对系 统整 体 性能 有
05120021