1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
在辐射成像中准确估计射线与探测器相互作用的空间位置是保障成像质量的关键步骤。为进一步提升辐射作用事件的定位效果，有效抑制重心法在辐射事件作用位置靠近探测器边缘时造成的定位偏移，针对Si-PM阵列构成的位置灵敏探测系统建立了基于响应函数的定位算法。搭建了基于CsI阵列与Si-PM阵列构成的位置灵敏探测器和基于ASIC的电子学读出系统，使用等效电阻网络简化了Si-PM阵列的输出信号数量， 通过实验获得了辐射事件在Si-PM阵列上的响应函数。实验结果表明，在同一条件下使用响应函数法在最边缘像素散点的FWHM仅为使用重心法获得FWHM的46.2%，与中央像素散点的FWHM相当，基于响应函数的辐射事件方法定位效果明显优于传统重心法的定位效果，可有效克服重心法的边缘效应。
辐射成像 位置灵敏探测器 Si-PM 重心法 radiography position sensitive detector Si-PM center of gravity method 强激光与粒子束
2022, 34(6): 066001
1 福建农林大学交通与土木工程学院，福建福州 350100
2 福建省高速技术咨询有限公司，福建福州 350100
针对激光条纹中心提取的复杂背景及噪声干扰问题，提出一种自适应双阈值分割方法及改进灰度权重模型。首先对光条图像的特征及噪声来源进行分析，并采用双边滤波进行图像预处理；然后通过图像灰度直方图计算双阈值，并采用双阈值分区域处理获取二值化图像，从而提取初始条纹中心及条纹宽度；最后利用改进灰度权重模型提取激光条纹亚像素中心。将双阈值分割方法及改进灰度权重模型与传统算法进行对比，结果表明：双阈值分割方法较极值法、大津法能更加准确完整地提取激光条纹区域。对比提取的亚像素中心残差值，改进灰度权重模型 (0.23)较灰度重心法 (0.71)、极值法 (0.86)、高斯拟合法 (0.86)具有更优结果。本文方法能有效避免复杂背景以及激光条纹法线方向噪声的影响，提高中心定位精度，具有较高的抗噪能力与稳健性，适用于复杂背景下快速、精确的光条中心提取。
双阈值 复杂背景 图像分割 灰度重心法 亚像素 double threshold complex background image segmentation gray-gravity method sub-pixel center
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系， 安徽 合肥 230027
LAMOST(大天区多目标光纤光谱天文望远镜)要求通过非接触测量快速准确地获得光纤端部的中心位置。在研究光斑中心提取技术的过程中，提出了一种改进的光重心方法，包括图像卷积预处理、用标准差迭代的方法取背景值和减背景后非线性加权获得光斑特征点。有效地抑制了边缘点对中心位置的影响，提高了在大视场多目标光纤条件下提取光斑特征点的精度，并通过数据模拟、实验室和现场实验进行了验证。
光学测量 大视场 光斑定位 光重心法 二维卷积 背景分割 非线性加权 optical measurement big view flare positioning optical center of gravity method 2D convolution background segmentation nonlinear weighted
中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230027
大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST是世界上光谱获取量最大的望远镜, 4000个双回转光纤单元的精确定位是关键因素之一。根据对星像观测的要求以及单元的定位方式, 确立了所需的7个定位参数, 研究了在复杂现场环境下获取定位参数的具体流程和可行性算法, 包括光重心法、摄像机快速标定算法、基于最小二乘拟合圆算法、空间坐标旋转算法等。通过模拟星像观测仿真测试和现场星像试观测证明, 定位参数精度能很好地满足观测需求。目前LAMOST望远镜观测光谱获取率已达到90%以上。
光学测量 LAMOST 光纤单元 定位参数 光重心法 摄像机快速标定算法 最小二乘拟合圆算法 optical measurement LAMOST(Large sky area multi-object fiber spectrosc positioning parameters optical center of gravity method camera calibration method fitting circle arithmetic based on least squares a
1 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
2 中国科学技术大学工程科学学院, 安徽 合肥 230001
机器视觉由于具有非接触、可视化好、自动化和智能性高等优点,在航空航天、**、工业现场等重要领域得到广泛的应用,其特征点的检测精度会大大影响视觉测量的精度。在研究视觉测量的光点中心提取技术的过程中,提出二维卷积光重心法,可有效地抑制光点边缘对光点中心位置的影响,大大地提高了光点中心的提取精度,既可以应用于发光特征点的提取,也可以应用于反光特征点的提取。利用该方法提取空间特征点进行三维重构的精度也比其他方法要高,能达到10-4左右,基本满足工程测量的要求。
大范围 视觉测量 重心法 二维卷积 wide-range vision measurement center of gravity method 2D-convolution
提出了一种定位航空相机焦面位置的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生焦面定位信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电位移传感器控制摄像头轴向的精确平移,根据采集的图像尺寸定位相机的焦面,利用焦面与实际成像面之间的距离判断是否离焦。通过对多部航空相机进行测试,是否离焦的判断与试飞结果完全相同。使用该系统能够判断航空相机是否离焦,进而判断相机能否正常工作。
航空相机 焦面定位 重心法 光电转换器 aerial camera focal plane locating center of gravity method CCD CCD photoelectric converter
1 军械工程学院 光学与电子工程系，石家庄 050003
2 驻港部队深圳基地 光电所，深圳 518040
为了在探测图像中实现对激光光斑的精确定位，进而达到系统对激光光源精确定向的目的，引入了亚像素检测的算法，并针对不同大小的光斑分别采用了重心法和基于空间矩的综合检测方法，进行了理论分析和实验验证，取得了不同光强下光斑坐标均值和均方差数据。结果表明，这种方法在扩展检测动态范围的基础上可以使激光光斑定位精度达到在0．2个像素以内。这一结果对保证系统对激光源的精确定向是有帮助的。
图像处理 激光光斑定位 亚像素 重心法 空间矩 image processing laser spot location sub pixel gravity method special moments
1 空军航空大学 特种专业系,长春 130022
2 空军航空大学 航空理论系,长春 130022
要使航空相机获得高质量的图像,必须保证镜头的焦距和实际成像面的位置符合技术要求。提出了一种自动检测航空相机焦距和是否离焦(实际成像面的位置是否在焦深范围内)的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生检焦信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电线位移传感器和光栅数显表共同作用实现摄像头轴向的精确平移,从而能够确定相机的最佳成像位置和图像尺寸。最佳图像位置用来判断是否离焦,最佳图像尺寸用来计算焦距。使用该系统对航空相机镜头焦距的检测准确率达到99.87%、是否离焦的判断与试飞结果完全相同。
自动检焦 重心法 航空相机 automatic examining-focus CCD CCD center of gravity method aerial camera
中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
针对自行研制的短波红外平场光谱仪,讨论了波长定标的原理和方法。短波红外平场光谱仪由两个分光探测单元组成,探测单元以平场凹面光栅分光,处于焦平面上的线阵列探测器探测,波长定标分为两个波段进行。为了实现准确的波长定标,针对短波红外平场光谱仪的特点设计了波长定标步骤。双单色仪可以输出光谱仪波长范围内任意波长单色光,选用双单色仪作为光谱定标光源,双单色仪的输出单色光光谱分辨力为1.5 nm,经过光谱仪的分光会聚后成像在线阵列探测器像元上,采用重心法计算出给定波长对应的像元精确位置,通过多项式拟合得出两个探测单元的波长定标系数。定标结果表明,在900～2400 nm波长范围内,定标曲线拟合误差小于0.5 nm,波长定标不确定度优于0.6 nm。
光谱仪 波长定标 重心法 单色仪 线阵列探测器 短波红外
