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基于三维反正切函数拟合的光斑质心提取算法

张惠 李国平 张勇 胡守伟

张惠, 李国平, 张勇, 胡守伟. 基于三维反正切函数拟合的光斑质心提取算法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 226001-0226001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0226001
引用本文: 张惠, 李国平, 张勇, 胡守伟. 基于三维反正切函数拟合的光斑质心提取算法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 226001-0226001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0226001
Zhang Hui, Li Guoping, Zhang Yong, Hu Shouwei. Spot centroid extraction algorithm based on three-dimensional arctangent function fitting[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 226001-0226001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0226001
Citation: Zhang Hui, Li Guoping, Zhang Yong, Hu Shouwei. Spot centroid extraction algorithm based on three-dimensional arctangent function fitting[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 226001-0226001(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0226001

基于三维反正切函数拟合的光斑质心提取算法

doi: 10.3788/IRLA201948.0226001
基金项目: 

国家自然科学基金(U1331204);国家重点基础研究发展计划(2015CB857100)

详细信息
    作者简介:

    张惠(1988-),男,博士生,主要从事大型射电望远镜面型检测方面的研究。Email:chxiguang@126.com

  • 中图分类号: TN911.73

Spot centroid extraction algorithm based on three-dimensional arctangent function fitting

  • 摘要: 在诸多需要对光斑质心进行定位的领域里,光斑质心定位的精确性和稳定性都是至关重要的。根据光学系统对物体边缘的模糊原理,提出一种新的光斑中心提取算法。该算法是以反正切函数为基函数,通过对其变量代换从而得到可以拟合光斑灰度分布的函数。求解过程中首先通过高斯-牛顿法进行迭代,然后再通过最小二乘法进行最优解估计。文中先通过仿真分析,对比了文中算法与传统算法的优劣,进一步通过实验验证该方法相对于传统方法的优势。实验结果表明:基于文中算法光斑质心提取精度为0.125 3个像素;此时角度传感器的测角精度为0.172 3,优于传感器技术要求的0.25。文中算法对噪声、对比度、光斑的长宽比和大小的综合性能优于传统算法,实验结果稳定可靠,满足角度传感器使用要求。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-05
  • 修回日期:  2018-10-15
  • 刊出日期:  2019-02-25

基于三维反正切函数拟合的光斑质心提取算法

doi: 10.3788/IRLA201948.0226001
    作者简介:

    张惠(1988-),男,博士生,主要从事大型射电望远镜面型检测方面的研究。Email:chxiguang@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(U1331204);国家重点基础研究发展计划(2015CB857100)

  • 中图分类号: TN911.73

摘要: 在诸多需要对光斑质心进行定位的领域里,光斑质心定位的精确性和稳定性都是至关重要的。根据光学系统对物体边缘的模糊原理,提出一种新的光斑中心提取算法。该算法是以反正切函数为基函数,通过对其变量代换从而得到可以拟合光斑灰度分布的函数。求解过程中首先通过高斯-牛顿法进行迭代,然后再通过最小二乘法进行最优解估计。文中先通过仿真分析,对比了文中算法与传统算法的优劣,进一步通过实验验证该方法相对于传统方法的优势。实验结果表明:基于文中算法光斑质心提取精度为0.125 3个像素;此时角度传感器的测角精度为0.172 3,优于传感器技术要求的0.25。文中算法对噪声、对比度、光斑的长宽比和大小的综合性能优于传统算法,实验结果稳定可靠,满足角度传感器使用要求。

English Abstract

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