根据句芒号足印影像特点，提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法：基于灰度转换模型去除地物背景，结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声，并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实测光斑进行质心提取，结果表明：所提方法的质心提取均方根误差约为0.074 pixel，最大误差约为0.482 pixel，对句芒号光斑影像的适应性较好。对句芒号足印影像光斑开展了稳定性分析，结果表明，所有激光波束的光斑质心坐标的标准差小于0.34 pixel，激光器与光轴监视相机的相对几何关系较为稳定。所提方法可用于激光光斑质心提取及稳定性监测，对句芒号激光数据处理和应用有一定参考价值。

受天光背景、大气湍流强度、信标光回光特性和探测器噪声等因素影响，夏克-哈特曼波前传感器子孔径光斑常存在强度分布不均匀和低信噪比的情况，故子孔径内光斑质心定位不准且波前探测精度下降。提出了一种基于噪声模型变换的子孔径光斑质心提取方法，采用方差稳定变换（VST）将探测引入的泊松-高斯噪声转换为高斯噪声，进一步基于残差反馈优化BM3D策略实现低信噪比子孔径图像的高效去噪。结果显示：所提方法可有效提取低信噪比夏克-哈特曼波前传感器光斑阵列图像中的光斑信号数据，提高了子孔径光斑的质心定位精度和稳定性；相比于传统自适应阈值法等方法，所提方法在子光斑图像峰值信噪比低于6时，可以提升波前复原精度2倍以上。

为了提高星敏感器在遭受单粒子效应打击情况下的质心提取精度, 提出了一种基于点扩散函数参考模型的在轨校正方法。通过构建星点参考模型及残差校正, 该方法能有效去除单粒子噪声, 校正噪声星点形态, 降低星点质心定位误差。与传统去噪算法相比, 该方法能在有效去噪的同时保护星点能量不被破坏。通过仿真实验验证了该算法抗单粒子效应的有效性, 通过对比实验验证了该算法相比传统算法的优越性。

激光足印光斑质心的精确提取,对于提升国产卫星激光测高平面精度具有重要的实际意义。本文比较了灰度重心法、高斯拟合法和椭圆拟合法三种传统光斑质心提取算法,综合分析后提出了一种利用高斯拟合法和Canny边缘检测设置灰度阈值和距离阈值,并最终使用灰度重心法进行光斑质心提取的算法。对100组仿真光斑进行测试后的结果表明,本文算法提取的质心偏移量的标准差小于0.05 pixel,精度较其他三种算法高。使用本文提出的算法对高分七号卫星获取的某一段连续激光数据进行光斑质心提取,结果显示,高分七号卫星两束激光足印光斑在地面抖动的范围均在0.55 cm以内。本文算法和结论可为后续高分七号卫星激光测高数据的使用和研究提供一定参考。

细胞可对外界施加力的作用, 从而感知外界环境并做出力学响应。聚二甲基硅氧烷(PDMS)微柱阵列被广泛应用于细胞力测量, 通过测量微柱顶面在细胞力作用下的位移量, 获得细胞力的大小及方向。然而, 由于PDMS微柱的高透明度, 当利用明场显微图像进行图像处理计算微柱位移量时, 提取微柱端面质心的算法较为复杂。提出了一种利用磁珠修饰微柱端面使其不透光的方法, 以降低图像处理算法复杂度, 同时提高微柱位置的识别精度。磁珠在外界磁场作用下被引入模具, 向模具中浇铸PDMS后, 得到端面嵌有磁珠的不透光PDMS微柱。修饰过后的微柱, 其端面会在倒置显微镜下形成实心圆形图案, 可以直接用regionprops函数计算出实心圆形图案的质心; 未经修饰的微柱, 在倒置显微镜下形成环形图案, 需要用运算更为复杂的霍夫变换来计算环形图案质心。实验结果表明: 该PDMS微柱修饰方法能使微柱端面与基底的对比度得到很大提高, 因此在提取端面质心时, 不需要用到霍夫变换, 减小了图像处理中算法的复杂度, 并且提高了微柱定位的精度。

恒星识别以及卫星目标检测识别是空间监视系统的重要应用之一。由于星图图像点目标成像的特点以及大量背景恒星的干扰, 星图中用于目标识别的特征难以提取, 因此目标的位置是实现目标识别的关键特征。高斯曲面拟合方法是使用较为广泛的目标质心提取算法之一, 通过理论分析和实验表明传统高斯曲面拟合方法对运动卫星的定位存在较大误差。为此, 提出了各向异性的高斯曲面拟合模型, 该模型通过使用两个不同的高斯模糊参数和旋转因子, 可以捕捉目标不同方向的各异特征, 适合卫星由于运动造成的随机方向模糊。仿真实验和真实数据实验表明, 本文方法的总体定位精度可分别达到0.008和0.04, 并能够准确提取星图目标的质心, 相比传统方法有较大改善。