基于形态学和光流方程的光斑中心计算方法

赵玉华，袁 峰，张秋佳，李子帙

（1.哈尔滨理工大学应科院，黑龙江哈尔滨150080；2.哈尔滨工业大学自动化测试与控制系，黑龙江哈尔滨150001）

基于形态学和光流方程的光斑中心计算方法

赵玉华1，袁 峰2，张秋佳1，李子帙1

（1.哈尔滨理工大学应科院，黑龙江哈尔滨150080；2.哈尔滨工业大学自动化测试与控制系，黑龙江哈尔滨150001）

针对图像序列中微小光斑中心位置的计算，本文提出了一种结合灰度形态学原理和光流估计方程的中心计算方法。在对图像序列逐一进行灰度膨胀后，根据光流方程对连续三帧图像进行位置转换并叠加，完成图像中微小目标的能量增强，从而使传统的重心算法在处理这一类图像时能够达到亚像素精度。经过误差分析和实验证明，这一方法有效的解决了微小目标的中心位置计算问题。

形态学；灰度膨胀；光流方程；亚像素精度

1 引 言

为测量运动目标的位置和姿态变化，在一些特殊的环境下，经常采用在被测对象上安装激光发射装置，利用高速摄像机捕捉激光光斑来确定观测对象的实际运动情况。而当被测目标的空间坐标变化过快时，就必须对相机的曝光时间加以限制，以保证不会因为重复曝光而引起图像的动态模糊。为了满足工业生产、科学研究对于高速摄像的需求，摄像机的曝光时间已经能达到几兆分之一秒，甚至每秒钟可连续拍摄6亿幅画面的高速相机［1］。高频率的拍摄在满足了图像清晰度的同时，也造成了图像本身的亮度降低，当目标与摄像机的相对位置较远时，所拍摄到的激光光斑在成像平面上所占的像素也较少，成为弱点目标，此时，采用重心法所计算出的光斑重心往往与实际情况有较大的误差。……