第２８卷第１２期 光学学报Ｖ０１．２８，Ｎｏ．１２ ２００８年１ ２月 ＡＣＴＡ ０ＰＴＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００８ 文章编号：０２５３．２２３９（２００８）１２—２３１１．０５ 基于残差修剪的激光光斑高精度定位方法 卢泉刘上乾 王会峰 （西安电子科技大学技术物理学院，陕西西安７１００７１） 摘要 为满足复杂靶标背景下激光光斑形心的高精度定位要求，提出了一种基于几何特征约束残差修剪的定位方 法。首先通过分析成像特点提取激光光斑；然后在几何特征约束下对残差边缘进行二次修剪，优化边缘；最后利用 最小二乘拟得到激光光斑形心的精确定位，并将其应用于火炮的重要静态参数——弯曲度测量。实验结果表 明，该方法具有较强的稳定性，定位精度高且实时性好，与传统的定位方法相比，复杂靶标上激光光斑的水平和竖 直定位偏差均由土１．２ ｐｉｘｅｌ提高到土０．２ ｐｉｘｅｌ，单次定位时间小于０．３１ ｓ，可实现复杂靶标背景下激光光斑形心的 快速精确定位。 关键词弯曲度测量；残差修剪；几何特征约束；最ｄｘ－－乘拟 中图分类号ＴＰ３９１ 文献标识码Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＡＯＳ２００８２８１２．２３１１ Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｓｅｒ Ｓｐｏｔ Ｃｅｎｔｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｐｒｕｎｉｎｇ Ｌｕ Ｑｕａｎ Ｌｉｕ Ｓｈａｎｇｑｉａｎ Ｗａｎｇ Ｈｕｉｆｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｘｉｄｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＂ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００７１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ ｃｅｎｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｔａｒｇｅｔ，ａ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｕｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｆｅａｔｕｒｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ ｉｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｉｍａｇｉｎｇ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｅｄｇｅ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ ｉｓ ｐｒｕｎｅｄ ｔｗｉｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｆｅａｔｕｒｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｅｄｇｅ． Ｆｉｎａｌｌｙ．ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ ｃｅｎｔｅｒ ｉＳ ａｃｑｕｉｒｅｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ｉｔ’Ｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｃａｎｎｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｉｓ ａｕｉｔｅ ｓｔａｂｌｅ，ｆａｓｔ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ。ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｅｒｒｏｒｓ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｔａｒｇｅｔ ａｒｅ ｂｏｔｈ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｒｏｍ±１．２ ｐｉｘｅｌ ｔｏ±０．２ ｐｉｘｅｌ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ａｓｉｇｎａｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．３１ｓ．Ｉｔ ｃａｎ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｐｏｔ ｃｅｎｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｔａｒｇｅｔ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｒｅｓｉｄｕａｌ ｐｒｕｎｉｎｇ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｆｅａｔｕｒｅ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ；ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ １引言目前激光光斑形心的定位方法主要有模板法、 重心法、加权重心法、Ｈｏｕｇｈ变换法、圆拟以及 矩估计法［１￣３１等，它们有各自的特点，适用于不同的 场合。为了满足火炮重要静态参数［４’５］——弯曲度 的高精度测量要求，以复杂靶标系统作为定位基 准——十字线提供水平和竖直参考，同心圆提供实 时径向畸变校正［６￣８３参考。然而，当激光光斑打在 靶标标尺上时，光斑由于标尺的灰度重建而形成较 大的残差，表征弯曲度变化的激光光斑很不理想，且 残差的大小和随着管道进深弯曲度的变化而变 化，传统方法难以获得较高的定位精度。 针对上述问题，通过分析靶标系统的几何特征 和激光光斑的成像特点， 提出了一种基于几何特征 约束残差修剪［９’１叩的定位方法。先对激光光斑的边 缘进行二次残差修剪，优化边缘，然后进行最ｄｘ－－乘 拟合可获得复杂靶标背景下激光光斑形心的快速精 确定位。 收稿Ｅｌ期：２００８－０３－１１；收到修改稿日期：２００８—０５—１９ 作者简介：卢泉（１９８２－－）男，博士研究生，主要从事光电成像与实时图像处理、高精度光电测量方面的研究。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｕｑｕａｎｗａｔｅｒ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ 导师简介：刘上乾（１９３７一）男，教授，博士生导师，主要从事高精度图像测量和实时图像处理方面的研究。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｑｌｉｕ＠ｘｉｄｉａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ 万方数据下一页 福建(安徽版02期)2014届高三数学 名校试题分省分项汇编专题09 圆锥曲线 理 14、《_小萝卜头的故事》PPT课件 韩语翻译 12J11++++卫生、洗涤设施 王岐山出席加强中央纪委派驻机构建设工作培训班开班式 厄尼·派尔战地报道的历史考察 英语2015年天星教育第二次大联考答案 西南交大《高等数学IB》离线作业 完整答案 严以用权专题研讨发言材料 基于人因工程学的半潜式钻井平台钻井控制室设计研究 压力容器质量计划 乡村旅游与社会主义新农村建设协调发展机制初探_卢宏 公司集体活动策划方案 美术6.快乐刮画教案 SAT2006年10月语析 人教版六年级语文上册前四单元四字词语 给CentOS&rhel配置固定IP 名家名作论文 总承包合同中国科谷电子城C 0Sfkvko2004江苏公共基础测试(A) 《红军不怕远征难》教学设计 大整数计算实验报告 |