一种基于FPGA的高精度激光光斑中心检测方法技术

技术编号:41876957 阅读:29 留言:0更新日期:2024-07-02 00:29
本发明专利技术公开了一种基于FPGA的高精度激光光斑中心检测方法,包括:光斑图像使用中值滤波去噪,并较好保留边缘的细节特征;光斑图像阈值处理去除光斑亮度中心部分和光斑背景,保留光斑边缘部分;光斑图像形态学处理,对阈值处理后的图像进行闭操作,去除光斑边缘部分的小型空洞;接着,使用Sobel算子对光斑图像进行边缘检测,得到光斑边缘的内外轮廓;最后膨胀并遍历内外轮廓,计算两个轮廓上最接近的两个点,使用灰度重心法分别计算光斑亮度中心和整个光斑图像的灰度重心,并将两个灰度重心所在直线和之前得到轮廓最接近的两个点的延长线的交点作为光斑中心点。在此基础上,将算法在FPGA开发平台上实现,提升了算法计算的速度。根据实验验证,本发明专利技术能降低远距离激光光斑形变而导致的光斑中心误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光定位,特别是一种基于fpga的高精度激光光斑中心检测方法。


技术介绍

1、随着激光技术在现代工业、医疗、安全检测等领域的广泛应用,对激光精度的要求越来越高。光斑中心位置是激光光斑质量的重要指标之一,常用在许多光学系统中。因此,精确检测光斑中心位置具有重要意义。

2、目前,常用的激光光斑中心检测方法包括灰度重心法、圆拟合法等。灰度重心法使用光斑中所有像素的坐标,是图像的灰度值作为权值的加权形心法。此方法对光斑的形状、光斑亮度分布比较敏感,对非均匀或非圆形的光斑可能会产生误差。圆拟合法通过拟合光斑轮廓的圆形模型来确定光斑的中心位置。但是圆拟合法假设光斑为圆形,如果实际光斑形状与圆形有较大偏差,可能导致定位误差增大。在激光源和靶标间距为50m左右的情况下时,所得的光斑会受到光学系统、激光源和系统整体结构的影响,从而导致光斑形状特征相对于理想高斯光斑差距较大,光斑形状不是近似于圆形,而是边缘多出发生畸变的不规则形状,这就使得传统光斑中心检测算法所计算出的光斑中心偏离理想光斑中心位置。

3、随着现代科技技术的发展,传统的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于FPGA的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,该方法基于FPGA实现,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,步骤1中对光斑图像进行滤波去噪处理具体采用中值滤波;通过FPGA中的中值滤波模块实现,所述中值滤波模块包括两个子模块,其中一个子模块为实现8位灰度图像转化为3×3的8位阵列的阵列输出模块,另一个子模块为实现中值滤波的3×3阵列像素排序模块。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,所述3×3阵列像素排序模块包括用于提取每个像素的邻域窗口内所有数据的3...

【技术特征摘要】

1.一种基于fpga的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,该方法基于fpga实现,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于fpga的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,步骤1中对光斑图像进行滤波去噪处理具体采用中值滤波;通过fpga中的中值滤波模块实现,所述中值滤波模块包括两个子模块,其中一个子模块为实现8位灰度图像转化为3×3的8位阵列的阵列输出模块,另一个子模块为实现中值滤波的3×3阵列像素排序模块。

3.根据权利要求2所述的基于fpga的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,所述3×3阵列像素排序模块包括用于提取每个像素的邻域窗口内所有数据的3×3窗口生成模块,通过两个fifo来缓存数据;第一行的数据用fifo2缓存,第二行的数据用fifo1缓存,第三行的数据直接读取,两个fifo的深度都要大于图像的宽度w;当第一列的数据读出之后,第三行第一个数据存入到fifo1之中,fifo1的第一个数据存入到fifo2之中,依次循环到下一行;当fifo2的读有效信号row2_valid为高电平时,三行数据能分别进行延时,生成3*3的窗口数据;row2_valid打三拍后的信号opera_valid高电平有效且行计数信号等于w时,行计数返回1,当行计数为w,场计数为图像的高度h时,场计数返回1。

4.根据权利要求1所述的基于fpga的高精度激光光斑中心检测方法,其特征在于,步骤2中对光斑图像进行阈值处理采用双阈值处理;将能滤除环境光且保留光斑边缘发散部分的灰度值作为阈值a,滤除灰度小于a的环境光;将能滤除激光光斑亮度中心部分...

【专利技术属性】
技术研发人员:李武森吴启元陈文建
申请(专利权)人:南京理工大学
类型:发明
国别省市:

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