發(fā)布時間：2017-06-18 12:19

  本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星光通信中提高光斑定位精度方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在衛(wèi)星光通信通信過程中,為了實現(xiàn)鏈路的建立和保持,瞄準(zhǔn),跟蹤,捕獲(PAT)系統(tǒng)的光學(xué)傳感器必須要能夠?qū)崟r、精確地確定光斑圖像的質(zhì)心位置,以準(zhǔn)確計算出它與標(biāo)準(zhǔn)位置的偏差,然后通過控制器來校正這個偏差,使光束正確地指向?qū)Ψ�。因�?光斑質(zhì)心位置的精確測量是衛(wèi)星光通信可靠性的重要保證。但由于CCD成像分辨率的局限性,光斑圖像的分辨率總是有限的,因此由CCD采集到的圖像實際上是一些離散的點,本文旨在通過圖像處理方法用軟件以及數(shù)學(xué)算法的方式對離散的點進行細(xì)分,甚至達(dá)到連續(xù)的程度,從而使光斑質(zhì)心的定位精度得到進一步的提高。本課題的理論模型是用理論的二維高斯函數(shù)離散化得到的矩陣來代替光斑的灰度圖像的灰度矩陣,由高斯函數(shù)中心可以得到理論的光斑質(zhì)心,之后用圖像處理方法(插值)對圖像進行處理,在計算處理后光斑圖像質(zhì)心與理論質(zhì)心對比得到誤差。通過對比不同方法的誤差大小,來得出最優(yōu)話的方法策略,以及驗證方法的有效性。本課題所提出的精確定位光斑質(zhì)心的方法,是建立在以傳統(tǒng)的圖像處理方法中插值方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)高斯光斑的特性對光斑圖像的灰度矩陣根據(jù)梯度進行分割,并在分割區(qū)域內(nèi)分別采用不同的插值點數(shù)和不同的插值方法,通過用質(zhì)心法計算并對比誤差得到最優(yōu)插值策略;后又在傳統(tǒng)灰度質(zhì)心法基礎(chǔ)上進行改進,對分割區(qū)域進行平方加權(quán)以體現(xiàn)高斯光斑中心附近權(quán)重特性。對本文提出的方法,使用matlab進行仿真實驗,梯度分割插值法相對簡單的整體線性插值法的定位精度有明顯提高,這是由于高斯函數(shù)的函數(shù)值分布是非均勻變化的,導(dǎo)致了對圖像進行整體插值后定位精度提高不多,而梯度分割插值法就很好的解決了這個問題。對梯度分割插值后的光斑圖像使用本文提出的分割平方加權(quán)算法計算質(zhì)心,該算法相對傳統(tǒng)質(zhì)心算法,對插值部分進行了平方加權(quán),體現(xiàn)了中心附近的像素點的灰度值的權(quán)重滿足高斯光斑的分布特點。本文設(shè)計了一個捕獲光斑的模擬實驗,模擬激光通信捕獲光斑的過程,通過對模擬實驗所獲取的光斑使用本文算法進行驗證,判定方法的準(zhǔn)確性、實時性、穩(wěn)定性,并且經(jīng)模擬實驗驗證,分割平方加權(quán)算法對背景光還有一定的抑制作用。
【關(guān)鍵詞】：梯度分割插值 分割平方加權(quán) 光斑定位精度 質(zhì)心誤差
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景9
• 1.2 提高光斑定位精度的方法的文獻綜述9-14
• 1.2.1 克服隨機誤差通過去噪提高光斑精度的方法9-11
• 1.2.2 克服分辨率局限性通過細(xì)分光斑提高光斑精度的方法11-14
• 1.3 文獻綜述分析小結(jié)14-15
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 理論分析16-28
• 2.1 理論分析模型的建立16-20
• 2.1.1 基本思路16
• 2.1.2 整體線性插值法詳細(xì)步驟16-19
• 2.1.3 得出探究最優(yōu)插值策略的理論模型19-20
• 2.2 最優(yōu)插值位置理論分析20-22
• 2.2.1 從函數(shù)角度分析插值位置21
• 2.2.2 從灰度矩陣角度分析插值位置21-22
• 2.3 最優(yōu)插值方法理論分析22
• 2.4 最優(yōu)插值點數(shù)理論分析22
• 2.5 計算質(zhì)心算法理論分析22-24
• 2.6 曲面擬合法計算光斑質(zhì)心24-26
• 2.7 本章小結(jié)26-28
• 第3章 仿真實驗28-48
• 3.1 插值位置仿真實驗28-31
• 3.2 插值方法仿真實驗31
• 3.3 插值點數(shù)仿真實驗31-33
• 3.4 計算質(zhì)心算法仿真實驗33-34
• 3.5 總程序響應(yīng)時間仿真實驗34-35
• 3.6 高斯曲面擬合法仿真實驗驗證35-37
• 3.7 加噪聲驗證算法仿真實驗37-45
• 3.7.1 加高斯噪聲驗證算法38-41
• 3.7.2 加椒鹽噪聲驗證算法41-45
• 3.8 本章小結(jié)45-48
• 第4章 模擬實驗48-76
• 4.1 引言48
• 4.2 模擬實驗設(shè)計48-52
• 4.2.1 實驗裝置48-50
• 4.2.2 實驗光路圖50-51
• 4.2.3 實驗步驟51-52
• 4.3 實驗圖像數(shù)據(jù)記錄52-56
• 4.3.1 焦點處圖像記錄52-55
• 4.3.2 離焦圖像記錄55-56
• 4.4 方法準(zhǔn)確性實驗驗證56-70
• 4.4.1 過閾像素點過少（衰減 7dB曝光 800ms）圖像驗證56-60
• 4.4.2 過飽和（衰減 5dB曝光 50ms）圖像驗證60-63
• 4.4.3 焦點處最佳（衰減 5dB曝光 65ms）圖像驗證63-67
• 4.4.4 離焦最佳（衰減 5dB曝光 140ms）圖像驗證67-70
• 4.5 方法穩(wěn)定性實驗驗證70-74
• 4.6 本章小結(jié)74-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻78-81
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及其他成果81-83
• 致謝83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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8 吳建華,李遲生,周衛(wèi)星;中值濾波與均值濾波的去噪性能比較[J];南昌大學(xué)學(xué)報(工科版);1998年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡芳芳;圖像的插值與去高斯噪聲算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

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本文編號：459278