局部透光元件、光斑中心计算方法及装置、光压力臂计算方法及系统制造方法及图纸

本申请属于图像处理及光学分析技术领域，具体涉及一种局部透光元件、光斑中心计算方法及装置和光压力臂计算方法及装置。本申请公开的光斑中心计算方法和光压力臂计算方法通过将光投射到具有2N条呈放射状均匀排列的透光狭缝的局部透光元件后采集到的第一图像来计算光斑中心；将局部透光元件的中心设计成与透光狭缝形成的图案的中心重合，还可以通过透光狭缝形成的狭缝光斑来计算局部透光元件的中心。实现了从一幅图像中同时解算光斑中心和局部透光元件中心，进一步可以实时跟踪激光光斑的中心和局部透光元件的中心，以调节激光发射参数，使激光能够准确击中目标中心，为激光对准、激光跟踪等应用提供了技术支撑。激光跟踪等应用提供了技术支撑。激光跟踪等应用提供了技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
局部透光元件、光斑中心计算方法及装置、光压力臂计算方法及系统


[0001]本申请属于图像处理及光学分析
，具体涉及一种局部透光元件、光斑中心计算方法及装置和光压力臂计算方法及系统。

技术介绍

[0002]19世纪中叶，麦克斯韦从理论上预测了光压的存在。20世纪初，列别捷夫首次实验测量了光压数值，由此引发了光压驱动太空航行的科学构想。2010年，日本航天局JAXA成功将IKAROS号激光帆发射到太空并成功完成各项实验，进一步激发了人们对激光帆航天器的研究热情。2016年，霍金提出“突破摄星”(Breakthrough Starshot)计划，旨在利用地面的激光阵列产生的巨大光压将激光帆加速到光速的20％来实现星际航行，目标星辰大海，以探索地外文明、搜寻适宜人类居住的星球、以及寻找地球稀缺的金属资源等。2019年，美国伦斯勒理工的研究团队已设计出这种激光帆的原型样机。
[0003]相比之下，我国在以深空探测为使命的激光帆等薄膜结构航天器的总体设计上尚处于起步阶段，其关键技术还需要充分的理论分析、数值计算、物理或半物理仿真实验的指导和支本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光斑中心计算方法，其特征在于：包括如下步骤获取发射光照射到具有2N条呈放射状均匀排列的透光狭缝的局部透光元件后采集到的第一图像，将所述第一图像上的透过每条所述透光狭缝形成的狭缝光斑拟合成一条第一线段，得到具有2N条第一线段的第二图像，将所述第二图像上的具有相同斜率的所述第一线段拟合成以第一线段上各点到特定点的距离为横坐标值、第一线段上各点的灰度值为纵坐标值的第一曲线，对所述第一曲线进行采样得到多个采样点，若与多个采样点对应的第二图像中的点的灰度值为零，则将对应的采样点的纵坐标值赋值给第二图像中对应的灰度值为零的点从而得到具有N条第二线段的第三图像，取所述第三图像中的灰度值非零的点进行曲面拟合，计算拟合曲面的中心点O1，此中心点即为光斑中心。2.根据权利要求1所述的光斑中心计算方法，其特征在于：2N条所述透光狭缝的近心端端点共圆，和/或2N条所述透光狭缝的远心端端点共圆。3.根据权利要求1所述的光斑中心计算方法，其特征在于：在所述步骤“将所述第一图像上的透过每条所述透光狭缝形成的狭缝光斑拟合成一条第一线段，得到具有偶数条第一线段的第二图像”之前还包括步骤：对所述第一图像进行去噪和/或平滑得到新的第一图像。4.根据权利要求1所述的光斑中心计算方法，其特征在于：所述步骤“将所述第二图像上的具有相同斜率的所述第一线段拟合成以第一线段上各点到特定点的距离为横坐标值、第一线段上各点的灰度值为纵坐标值的第一曲线”包括将所述第二图像上的2N条第一线段中具有相同斜率的第一线段分为一组，将每组第一线段最左侧的灰度值非零点作为原点，每组第一线段上其余各点到原点的距离作为横坐标值，每组第一线段上每个点对应的第二图像上的灰度值作为纵坐标值，利用非线性最小二乘法进行对每组第一线段进行二次曲线拟合，得到N条第一曲线。5.根据权利要求1所述的光斑中心计算方法，其特征在于：所述步骤“对所述第一曲线进行采样得到多个采样点，若与多个采样点对应的第二图像中的点的灰度值为零，则将对应的采样点的纵坐标值赋值给第二图像中对应的灰度值为零的点从而得到第三图像”包括在所述第一曲线上每间隔m个数据点进行一次采样得到M个数据点，逐一搜索所述第二图像中的与各个所述数据点对应的点P处的灰度值，若所述第二图像中对应的点P处的灰度值为零，则将与点P对应的所述数据点的纵坐标值赋值给点P作为点P的灰度值，从而得到第三图像。6.根据权利要求1所述的光斑中心计算方法，其特征在于：在所述步骤“计算拟合曲面的中心点”之后还包括步骤在每条所述第二线段上各取一点，每个点的灰度梯度值相同，求取各点所在圆的圆心
O2，将中心点O1和圆心O2的坐标求平均，得到新的中心点。7.根据权利要求1所述的光斑中心计算方法，其特征在于：在所述步骤“计算拟合曲面的中心点”之后还包括步骤在每条所述第二线段上各取H个点，以形成H个等灰度梯度值的圆，求各圆的圆心坐标平均值以得到圆心O2，将中心点O1和圆心O2的坐标求平均，得到新的中心点。8.根据权利要求7所述的光斑中心计算方法，其特征在于：所述步骤“在每条所述第二线段上各取H个点，以形成H个等灰度梯度值的圆，求各圆的圆心坐标平均值以得到圆心O
2”包括选取一条所述第二线段，计算所选取的所述第二线段上各点的灰度梯度值，选取具有不同灰度梯度值的H个点，在其余每条所述第二线段上搜索与所选取的H个不同的灰度梯度值分别相同的H个点，连接各条所述第二线段上灰度梯度值相同的点，以形成H个等灰度梯度值的圆，求H个圆的圆心坐标的平均值以得到圆心O2。9.一种光压力臂计...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，车建强，张飞，蒲明博，李兰婷，
申请(专利权)人：天府兴隆湖实验室，
类型：发明
国别省市：