專利名稱：一種雙路質(zhì)心跟隨成像方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光斑圖像處理技術(shù)，特別涉及一種雙路質(zhì)心跟隨成像方法及裝置。
背景技術(shù)：
光斑圖像是機(jī)器視覺和模式識別中常見的圖像信息，是通過圖像傳感器采 集得到的，光斑質(zhì)心是光斑圖像的特征。光斑質(zhì)心被廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺中的 目標(biāo)跟蹤，視覺檢測中高精度三維測量的特征點(diǎn)提取，以及空間應(yīng)用的深空激 光通訊中激光光斑中心的定位、姿態(tài)測量部件星敏感器的星點(diǎn)定位、太陽敏感 器的太陽光斑定位。
現(xiàn)有技術(shù)中，對光斑質(zhì)心的定位通?？舍娪脙深惙椒ɑ诨叶鹊亩ㄎ环?法和基于邊緣的定位方法。其中，基于灰度的定位方法一般是利用目標(biāo)光斑圖 像的灰度分布信息進(jìn)行定位，如釆用質(zhì)心法、曲面擬合法等等；基于邊緣的定 位方法一般是利用目標(biāo)光斑圖像的邊緣形狀信息進(jìn)行定位，包括邊緣圓(橢 圓)擬合、哈夫(Hough)變換等等。這兩類方法中，質(zhì)心法及其一些改進(jìn)形 式由于實(shí)現(xiàn)較為簡單且定位精度較高，成為使用最多的一種定位方法。
為了在實(shí)時(shí)性要求較高的視覺動(dòng)態(tài)跟蹤、測量及小型化要求的空間應(yīng)用中， 能提高光斑圖像質(zhì)心定位中的數(shù)據(jù)處理速度和抗噪聲能力，并實(shí)現(xiàn)對任意大小 的任意多個(gè)光斑圖像進(jìn)行處理。張廣軍等發(fā)明人在中國專利號為200610161802. 6,發(fā)明名稱為"快速高精度光斑圖像質(zhì)心定位方法及裝置"的專利中，提出了 一種質(zhì)心跟隨成像方法，該方法基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA, Field programmable gate array )或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC， Application Specific Integrated Circuit)并行處理硬件，實(shí)現(xiàn)光斑圖像質(zhì)心的實(shí)時(shí)并行處理。該方法中，對于
光斑圖像，隨著圖像數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)輸出結(jié)束，即可實(shí)時(shí)得到光斑質(zhì)心數(shù)據(jù)，不需要 對原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和傳輸，如此僅需傳輸少量的質(zhì)心數(shù)據(jù)；光斑圖像實(shí) 時(shí)更新時(shí)，質(zhì)心數(shù)據(jù)也跟隨著實(shí)時(shí)更新。該方法還通過判斷、標(biāo)記屬于同一個(gè) 光斑的像素，并進(jìn)行一階矩計(jì)算，可以同時(shí)獲得當(dāng)前幀中所有光斑的質(zhì)心數(shù)據(jù)， 速度快、精度高。
但是，隨著能夠提高儀器設(shè)備精度的更大面陣圖像傳感器，如2048x2048
像元的圖像傳感器被廣泛應(yīng)用于儀器設(shè)備中，這些圖像傳感器輸出的圖像數(shù)據(jù) 量就會隨之線性增大，為了保證高的幀頻，圖像傳感器輸出數(shù)據(jù)的像素頻率也 會相應(yīng)提高，這就對光斑圖像的處理速度和處理能力提出了更高的要求，目前 的質(zhì)心跟隨成像技術(shù)已經(jīng)不能滿足更大面陣圖像傳感器的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種雙路質(zhì)心跟隨成像方法及裝置， 能提高數(shù)據(jù)并行處理能力和數(shù)據(jù)處理速度。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明提供了一種雙路質(zhì)心跟隨成像方法，包括
A、 同時(shí)讀入當(dāng)前兩路像素的灰度值，并將讀入的兩路像素的灰度值與預(yù) 先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果兩路像素的灰度值中有一個(gè)大于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí) 行步驟B，否則執(zhí)行步驟C;
B、 對雙路像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行雙路像素標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并以及雙路數(shù)據(jù) 累加，之后，兩路像素的灰度值均大于閾值的，執(zhí)行步驟F，兩路像素中左像 素的灰度值大于閾值的，執(zhí)行步驟E，兩路像素中右像素的灰度值大于閾值的， 執(zhí)行步驟D;
C、 標(biāo)記當(dāng)前兩路像素為背景像素，并將當(dāng)前兩路像素的標(biāo)記值賦給相應(yīng) 參數(shù)；
D、 判斷當(dāng)前左像素的左邊像素是否有標(biāo)記，如果有，則執(zhí)行步驟E，否則， 執(zhí)行步驟F;
E、 將累加器的值累加到等價(jià)標(biāo)記值對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中；
F、 判斷是否處理完整幅圖像，如果處理完，則計(jì)算并輸出光斑圖像質(zhì)心坐 標(biāo)值；否則，返回步驟A。
其中，步驟B所述進(jìn)行雙路像素標(biāo)記進(jìn)一步包括
Bll、判斷是否左像素的灰度值小于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 右像素上方像素標(biāo)記為背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為背景像素，右像 素標(biāo)記為新標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B12;
B12、判斷是否左像素的灰度值小于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 右像素上方像素標(biāo)記為非背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為背景像素，右 像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B13;
B13、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為非背景像素，如果是，則將左像素和右像素標(biāo)記相同的 左邊像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B14;
B14、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記為非背景像素，如果是， 則將左像素和右像素標(biāo)記相同的上方像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí) 行步驟B15;
B15、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記也為背景像素，如果是， 則將左像素和右像素標(biāo)記相同的新標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B16;
B16、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為非背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為左邊像素的標(biāo) 記值，右像素標(biāo)記為背景像素，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B17;
B17、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記為非背景像素，如果是， 則將左像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為背景像素，執(zhí)行步驟B19; 否則執(zhí)行步驟B18;
B18、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記也為背景像素，如果是，
則將左像素標(biāo)記為新的標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為背景像素，執(zhí)行步驟B19;否則， 直接執(zhí)行步驟B19;
B19、將當(dāng)前兩路像素的標(biāo)記值賦給各自的上標(biāo)記參數(shù)組，并把右像素標(biāo) 記值賦給左標(biāo)記參數(shù)。
其中，步驟B所述進(jìn)行雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并進(jìn)一步包括
B21、判斷左像素大于閾值時(shí)，左像素上方像素和左邊像素是否均有標(biāo)記 但標(biāo)記不相等，如果是，則將左像素上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間的數(shù)據(jù)讀出 累加到左邊像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間，并清空上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間； 否則，執(zhí)行步驟B22;
B22、判斷左像素和右像素均大于閾值時(shí)，是否左像素上方像素?zé)o標(biāo)記， 且右像素上方像素有標(biāo)記并與左像素的標(biāo)記不相等，如果是，則將右像素上方 像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間的數(shù)據(jù)讀出累加到左像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間，并清 空上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間；否則，不進(jìn)行任何處理。
其中，步驟B所述進(jìn)行雙路數(shù)據(jù)累加進(jìn)一步包括
B31、判斷是否左像素的灰度值小于閾值且右像素的灰度值大于閾值，如 果是，則將右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積賦給第一累加器，并將右像素的灰度 值賦給第二累加器；否則，執(zhí)行步驟B32;
B32、判斷是否左像素的灰度值大于閾值且右像素的灰度值小于閾值，如 果是，則將左像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積與第一累加器的值進(jìn)行累加，并將左 像素的灰度值與第二累加器的值進(jìn)行累加；否則，執(zhí)行步驟B33;
B33、判斷是否左像素和右像素的灰度值均大于閾值，如果是，則將左右 像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積與第一累加器的值進(jìn)行累加，并將左右像素的灰度 值與第二累加器的值進(jìn)行累加；否則，不進(jìn)行任何處理。
本發(fā)明還提供了一種雙路質(zhì)心跟隨成像裝置，包括灰度值讀取模塊、灰 度值比較模塊、雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊、背景像素處理模塊、第一判斷模塊、
存儲模塊、第二判斷模塊以及光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊；其中，
灰度值讀取模塊，用于同時(shí)讀入兩路像素的灰度值，并將讀入的灰度值送
入灰度值比較模塊；
灰度值比較模塊，用于將灰度值讀取模塊發(fā)來的兩路像素的灰度值，分別
與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果完成對兩路像素的處理；
雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊，用于完成雙路像素標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并和雙 路數(shù)據(jù)累加，之后，對兩路像素的灰度值均大于預(yù)設(shè)閾值的，進(jìn)入第二判斷模 塊，兩路像素中左像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的，將處理后數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲模 塊，兩路像素中右像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的，將處理后數(shù)據(jù)發(fā)送到第一判 斷模塊；
背景像素處理模塊，用于在左右像素灰度值均小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，標(biāo)記當(dāng)前 兩路像素為背景像素，并將標(biāo)記值賦給相應(yīng)參數(shù)；
第一判斷模塊，用于判斷兩路像素中左像素的左邊像素是否有標(biāo)記值；
存儲模塊，用于將累加器的值累加到等價(jià)標(biāo)記值對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中，并 將累加器清零；
第二判斷模塊，用于判斷整幅圖像是否處理完；
光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊，用于在處理完整幅圖像后，計(jì)算并輸出光斑圖像 質(zhì)心的坐標(biāo)值。
上述方案中，所述雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步包括標(biāo)記單元、合并單
元和累加單元；其中，
標(biāo)記單元，用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，為左像素和
右像素進(jìn)行標(biāo)記；
合并單元，用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，完成等價(jià)數(shù) 據(jù)的合并；
累加單元，用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，完成對左像 素和/或右像素灰度值的累加、以及灰度值和坐標(biāo)值乘積的累加。
其中，所述累加器包括用于對左右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積進(jìn)行累加的
第一累加器，以及用于對左右像素的灰度值進(jìn)行累加的第二累加器。
本發(fā)明提供的雙路質(zhì)心跟隨成像方法及裝置，在處理整幅光斑圖像時(shí)，每 次同時(shí)讀入當(dāng)前兩路像素的灰度值，并同時(shí)對兩路像素的灰度值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn) 行比較，并根據(jù)比較結(jié)果完成對兩路像素的處理，直到處理完整幅光斑圖像后， 輸出得到的光斑圖像質(zhì)心坐標(biāo)值。由于同時(shí)處理兩路像素，所以能大大提高數(shù) 據(jù)并行處理能力和數(shù)據(jù)處理速度，進(jìn)而更適合大面陣圖像傳感器的使用環(huán)境， 應(yīng)用范圍更廣。


圖1為本發(fā)明雙路質(zhì)心跟隨成像方法的流程示意圖2為本發(fā)明中雙路像素標(biāo)記流程的示意圖； 圖3為本發(fā)明中雙路數(shù)據(jù)合并流程的示意圖； 圖4為本發(fā)明中雙路數(shù)據(jù)累加流程的示意圖； 圖5為本發(fā)明雙路質(zhì)心跟隨成像裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本思想是處理整幅光斑圖像時(shí)，每次同時(shí)讀入當(dāng)前兩路像素 的灰度值，并同時(shí)對兩路像素的灰度值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，兩路像素中至少 一個(gè)大于閾值時(shí)，執(zhí)行雙路數(shù)據(jù)標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)合并以及雙路數(shù)據(jù)累加的過程， 直到處理完整幅光斑圖像后，輸出得到的光斑圖像質(zhì)心坐標(biāo)值。
這里，將同時(shí)讀入的兩路像素分別稱為左像素和右像素，所述進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo) 記是根據(jù)左像素和右像素分別與閾值比較的結(jié)果，分別對左像素和右像素進(jìn)行 標(biāo)記；所述進(jìn)行數(shù)據(jù)合并是根據(jù)左像素和右像素是否大于閾值，確定是否將左 像素上方像素對應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)累加到左邊像素對應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)，或?qū)⒂蚁袼厣?方像素對應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)累加到左像素對應(yīng)的存儲數(shù)據(jù)；所述進(jìn)行數(shù)據(jù)累加是根 據(jù)左像素和右像素分別與閎值比較的結(jié)果，將左像素和/或右像素灰度值與坐標(biāo) 值的乘積進(jìn)行累加，并將其灰度值進(jìn)行累加。 具體的，本發(fā)明雙路質(zhì)心跟隨成像方法的實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示，包括以下 步驟
步驟101:同時(shí)讀入當(dāng)前兩路像素的灰度值；
本步驟中，在處理整幅光斑圖像數(shù)據(jù)時(shí)，每次按處理順序同時(shí)讀入兩路像 素，通常的處理順序是以輸出圖像起始點(diǎn)為準(zhǔn)，從左向右、從上向下。
這里，同時(shí)讀入的兩路像素分別稱為左像素和右像素。
步驟102:同時(shí)將讀入的兩路像素的灰度值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，如果左 像素和右像素的灰度值有一路大于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟103 105的雙路像素 數(shù)據(jù)處理流程；如果左右像素的灰度值均小于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟106;
這里，所述左像素和右像素的灰度值有一路大于預(yù)設(shè)閾值包括三種情況 左右像素的灰度值均大于預(yù)設(shè)閾值；如果左像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值右像素 的灰度值小于預(yù)設(shè)閾值；如果左像素的灰度值小于預(yù)設(shè)閾值右像素的灰度值大 于預(yù)設(shè)閾值。所述閾值通常根據(jù)輸出圖像本身的灰度與背景的對比度來確定， 一般光斑對比度越小，閾值設(shè)置越低；光斑對比度越大，閾值設(shè)置越高。實(shí)際 上，只要左右像素中有一個(gè)的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值，就執(zhí)行雙路像素標(biāo)記、雙 路數(shù)據(jù)合并和雙路數(shù)據(jù)累加的雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理流程。
步驟103:對雙路像素進(jìn)行雙路像素標(biāo)記；
具體的，雙路像素標(biāo)記如圖2所示，包括以下步驟
步驟103a 103b:判斷是否左像素的灰度值小于閾值、右像素的灰度值大 于閾值，且右像素上方像素標(biāo)記為背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為背景 像素，右像素標(biāo)記為新標(biāo)記值，執(zhí)行步驟103q;否則，執(zhí)行步驟103c。
其中，所述背景像素可以零標(biāo)記，非背景像素以非零值標(biāo)記。當(dāng)然，在實(shí) 際應(yīng)用中，也可以將背景像素標(biāo)記為其它值，相應(yīng)的，非背景像素標(biāo)記為非背 景像素標(biāo)記值，只要能區(qū)分背景和非背景以及不同光斑即可。為了計(jì)算和標(biāo)記 的方便， 一般采用零和正整數(shù)作為可選標(biāo)記值，當(dāng)然，也可以采用負(fù)整數(shù)、小 數(shù)等值。下面步驟均以背景像素標(biāo)記為零，非背景像素標(biāo)記為非零的正整數(shù)為 例進(jìn)行說明。
這里，所述新標(biāo)記值可采用專門的寄存器存儲，用于給像素提供新的標(biāo)記 值，新標(biāo)記值可以釆用不同的方式進(jìn)行更新，只要保證每次提供的新標(biāo)記值不 重復(fù)即可。比如每次使用新標(biāo)記值后，將新標(biāo)記值加l重新保存，以供下次 像素標(biāo)記使用。
步驟103c 103d:判斷是否左像素的灰度值小于閾值、右像素的灰度值大 于閾值，且右像素上方像素標(biāo)記不為零，如果是，則將左像素標(biāo)記為零，右像 素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟103q;否則，執(zhí)行步驟103e。
步驟103e 103f:判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于 閾值，且左像素左邊像素標(biāo)記不為零，如果是，則將左像素和右像素標(biāo)記相同 的左邊像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟103q;否則，執(zhí)行步驟103g。
這里，右像素的左邊像素就是左像素，所以左右像素只有左像素一個(gè)左邊 像素。
步驟103g 103h:判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大 于閾值，且左像素左邊像素標(biāo)記為零、左像素上方像素標(biāo)記不為零，如果是， 則將左像素和右像素標(biāo)記相同的上方像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟103q;否則，執(zhí) 行步驟103i。
步驟103i 103j:判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于 閾值，且左像素左邊像素標(biāo)記為零、左像素上方像素標(biāo)記也為零，如果是，則 將左像素和右像素標(biāo)記相同的新標(biāo)記值，執(zhí)行步驟103q;否則，執(zhí)行步驟103k。
步驟103k 1031:判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于 閾值，且左像素左邊像素標(biāo)記不為零，如果是，則將左像素標(biāo)記為左邊像素的 標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為零，執(zhí)行步驟103q;否則，執(zhí)行步驟103m。
步驟103m 103n:判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小 于閾值，且左像素左邊像素標(biāo)記為零、左像素上方像素標(biāo)記不為零，如果是， 則將左像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為零，執(zhí)行步驟103q;否則， 執(zhí)行步驟103o。
步驟1(Bo 103p:判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小
于閾值，且左像素左邊像素標(biāo)記為零、左像素上方像素標(biāo)記也為零，如果是， 則將左像素標(biāo)記為新的標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為零，執(zhí)行步驟103q;否則，直接 執(zhí)行步驟103q。
步驟103q:將當(dāng)前兩路像素的標(biāo)記值賦給各自的上標(biāo)記參數(shù)組，并把右像 素標(biāo)記值賦給左標(biāo)記參數(shù)。
這里，可由緩存器存儲上標(biāo)記參數(shù)組，由寄存器存儲左標(biāo)記參數(shù)。其中， 左標(biāo)記參數(shù)為一個(gè)標(biāo)記值，初始化時(shí)置為零，上標(biāo)記參數(shù)組用于保存一組標(biāo)記 參數(shù)值，可以釆用一個(gè)數(shù)組，該組中每個(gè)標(biāo)記分別對應(yīng)一個(gè)像素，比如 一行 有10個(gè)像素，該上標(biāo)記參數(shù)組就是由IO個(gè)標(biāo)記組成的標(biāo)記組，每個(gè)標(biāo)記對應(yīng) 該行中的一個(gè)像素，該組標(biāo)記參數(shù)的初始值均為零。相應(yīng)的，在賦值時(shí)，就將 當(dāng)前像素的標(biāo)記值賦給對應(yīng)當(dāng)前像素的上標(biāo)記參數(shù)組中的標(biāo)記參數(shù)，比如一 行有10個(gè)像素，上標(biāo)記參數(shù)組包括10個(gè)標(biāo)記參數(shù)，當(dāng)前像素為所屬行的第5 個(gè)像素，那么，所述賦值就是指將當(dāng)前像素的標(biāo)記值賦給上標(biāo)記參數(shù)組中的第 5個(gè)標(biāo)記參數(shù)。在進(jìn)行判斷時(shí)，所述當(dāng)前像素的上方像素的標(biāo)記值也是在上標(biāo) 記參數(shù)組中找與當(dāng)前像素序號對應(yīng)的標(biāo)記參數(shù)進(jìn)行判別。
步驟104:對雙路像素進(jìn)行雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并；
具體的，雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并如圖3所示，包括以下步驟
步驟104a 104b:判斷左像素大于閾值時(shí)，左像素上方像素和左邊像素是 否均有標(biāo)記但標(biāo)記不相等，如果是，則將左像素上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間 的數(shù)據(jù)讀出累加到左邊像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間，并清空上方像素標(biāo)記對應(yīng)的 存儲空間；否則，執(zhí)行步驟104c;
步驟104c 104d:判斷左像素和右像素均大于閾值時(shí)，是否左像素上方像 素?zé)o標(biāo)記，且右像素上方像素有標(biāo)記并與左像素的標(biāo)記不相等，如果是，則將 右像素上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間的數(shù)據(jù)讀出累加到左像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲 空間，并清空上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間；否則，不進(jìn)行任何處理。
步驟105:對雙路像素進(jìn)行雙路數(shù)據(jù)累加；
具體的，雙路數(shù)據(jù)累加如圖4所示，包括以下步驟
步驟105a 105b:判斷是否左像素的灰度值小于閾值且右像素的灰度值大 于閩值，如果是，則將右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積賦給第一累加器，并將右 像素的灰度值賦給第二累加器；否則，執(zhí)行步驟105c;
步驟105c 105d:判斷是否左像素的灰度值大于閾值且右像素的灰度值小 于閾值，如果是，則將左像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積與第一累加器的值進(jìn)行累 加，之后用累加值更新第一累加器的值；并將,左像素的灰度值與第二累加器的 值進(jìn)行累加，之后用累加值更新第二累加器的值；否則，執(zhí)行步驟105e;
步驟105e 105f:判斷是否左像素和右像素的灰度值均大于閾值，如果是， 則將左右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積與第一累加器的值進(jìn)行累加，之后用累加 值更新第一累加器的值；并將左右像素的灰度值與第二累加器的值進(jìn)行累加， 之后用累加值更新第二累加器的值；否則，不進(jìn)行任何處理；
這里，第一累加器用于對左右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積進(jìn)行累加；第二 累加器用于對左右像素的灰度值進(jìn)行累加。
上述步驟中，步驟103、 104和105對于每對雙路像素而言是并行實(shí)現(xiàn)的， 如此，可以大大提高處理速度。
執(zhí)行完步驟103~105之后，對于左像素的灰度值小于預(yù)設(shè)閾值右像素的灰 度值大于預(yù)設(shè)閾值的，執(zhí)行步驟107;對于左像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值右像 素的灰度值小于預(yù)設(shè)閾值的，執(zhí)行步驟108;對于左右像素的灰度值均大于預(yù) 設(shè)閾值的，執(zhí)行步驟109。
步驟106:將當(dāng)前兩路像素均標(biāo)記為背景像素， 一般可將當(dāng)前兩路像素分 別標(biāo)記為零，并將當(dāng)前兩路像素的標(biāo)記值賦給左標(biāo)記參數(shù)和各自的上標(biāo)記參數(shù) 組；
這里，對于左右像素來說，左像素和右像素均有上方像素，所以均對應(yīng)有 上標(biāo)記參數(shù)組；左像素有左邊像素，而右像素的左邊像素就是左像素，所以兩 路像素只有左像素的一個(gè)左邊像素，對應(yīng)左標(biāo)記參數(shù)。所述上標(biāo)記參數(shù)組、左
標(biāo)記參數(shù)的定義與步驟103q所述完全相同。
步驟107:判斷當(dāng)前左像素的左邊像素是否有標(biāo)記值，如果有，則執(zhí)行步
驟108;否則，執(zhí)行步驟109。
通常，也可以將像素標(biāo)記為零看作是沒有標(biāo)記值，像素標(biāo)記為非零看作是 有標(biāo)記，因此，本步驟判斷是否有標(biāo)記值也可以是判斷當(dāng)前左像素的左邊像素 的標(biāo)記值是否非零。
步驟108:將累加器的值累加到等價(jià)標(biāo)記值對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中，并將累 加器清零。
本步驟所述累加器包括用于對左右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積進(jìn)行累加的 第一累加器；以及用于對左右像素的灰度值進(jìn)行累加的第二累加器。
步驟109:判斷是否處理完整幅圖像，如果處理完，則執(zhí)行步驟IIO,否則 返回步驟101。
這里，可根據(jù)是否讀到當(dāng)前處理圖像的結(jié)束標(biāo)志來確定是否處理完該圖像。 步驟110:按照公式(1 )將步驟105計(jì)算得到的灰度值和坐標(biāo)值乘積的累 加值與灰度值的累加值相除，將得到的商作為光斑圖像質(zhì)心坐標(biāo)值輸出。
<formula>formula see original document page 16</formula> (1)
公式(1)中，/(x,y)表示輸出圖像數(shù)據(jù)的灰度值；xo、 yo為光斑圖像質(zhì)心的x、 y坐標(biāo)值。
為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明還提出了一種雙路質(zhì)心跟隨成像裝置，如圖5所 示，該雙路質(zhì)心跟隨成像裝置包括灰度值讀取模塊51、灰度值比較模塊52、 雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊53、背景像素處理模塊54、第一判斷模塊55、存儲模 塊56、第二判斷模塊57以及光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊58。
其中，灰度值讀取模塊51用于同時(shí)讀入兩路像素的灰度值，并將讀入的灰 度值送入灰度值比較模塊52;這里，兩路像素分別稱為左像素和右像素。
灰度值比較模塊52,用于將灰度值讀取模塊51發(fā)來的左像素和右像素的 灰度值，分別與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果完成對兩路像素的處理； 具體的，如果左像素和右像素的灰度值中有一個(gè)大于預(yù)設(shè)閾值，則進(jìn)入雙路像
素?cái)?shù)據(jù)處理模塊53，完成雙路像素標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并和雙路數(shù)據(jù)累加；
如果左像素和右像素的灰度值均小于預(yù)設(shè)閾值，則進(jìn)入賦值模塊54，標(biāo)記當(dāng)前
兩路像素為背景像素，并將標(biāo)記值賦給相應(yīng)參數(shù)。
雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊53,用于完成雙路像素標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并和 雙路數(shù)據(jù)累加，之后，對于兩路像素的灰度值均大于預(yù)設(shè)閾值的，進(jìn)入第二判 斷模塊57,對于兩路像素中左像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的，將處理后數(shù)據(jù)發(fā) 送到存儲模塊56，對于兩路像素中右像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的，將處理后 數(shù)據(jù)發(fā)送到第一判斷模塊55;
雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊53進(jìn)一步包括標(biāo)記單元531、合并單元532和累加 單元533,其中，標(biāo)記單元531用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié) 果，為左像素和右像素進(jìn)行標(biāo)記；合并單元532用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù) 設(shè)閎值的比較結(jié)果，完成等價(jià)數(shù)據(jù)的合并；累加單元533用于根據(jù)左右像素灰 度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，完成對左像素和/或右像素灰度值的累加、以及灰 度值和坐標(biāo)值乘積的累加。
背景像素處理模塊54，用于在左右像素灰度值均小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，標(biāo)記當(dāng) 前兩路像素為背景像素，并將標(biāo)記值賦給相應(yīng)參數(shù)。
第一判斷模塊55,用于判斷兩路像素中左像素的左邊像素是否有標(biāo)記值， 在有標(biāo)記值時(shí)，進(jìn)入存儲模塊56;沒有標(biāo)記值時(shí)，進(jìn)入第二判斷模塊57。
存儲模塊56,用于將累加器的值累加到等價(jià)標(biāo)記值對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中， 并將累加器清零；
這里，所述的累加器包括用于對左右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積進(jìn)行累加 的第一累加器；以及用于對左右像素的灰度值進(jìn)行累加的第二累加器。
第二判斷模塊57，用于判斷整幅圖像是否處理完，處理完的情況下，進(jìn)入 光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊58,未處理完的情況下，再進(jìn)入灰度值讀取模塊51,讀 取下兩路像素。
光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊58，用于在處理完整幅圖像后，計(jì)算并輸出光斑圖 像質(zhì)心的坐標(biāo)值。
本發(fā)明的雙路質(zhì)心跟隨成像方法及裝置，可應(yīng)用于很多設(shè)備中，例如大 面陣的星敏感器等，以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種雙路質(zhì)心跟隨成像方法，其特征在于，該方法包括A、同時(shí)讀入當(dāng)前兩路像素的灰度值，并將讀入的兩路像素的灰度值與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果兩路像素的灰度值中有一個(gè)大于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟B，否則執(zhí)行步驟C；B、對雙路像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行雙路像素標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并以及雙路數(shù)據(jù)累加，之后，兩路像素的灰度值均大于閾值的，執(zhí)行步驟F，兩路像素中左像素的灰度值大于閾值的，執(zhí)行步驟E，兩路像素中右像素的灰度值大于閾值的，執(zhí)行步驟D；C、標(biāo)記當(dāng)前兩路像素為背景像素，并將當(dāng)前兩路像素的標(biāo)記值賦給相應(yīng)參數(shù)；D、判斷當(dāng)前左像素的左邊像素是否有標(biāo)記，如果有，則執(zhí)行步驟E，否則，執(zhí)行步驟F；E、將累加器的值累加到等價(jià)標(biāo)記值對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中；F、判斷是否處理完整幅圖像，如果處理完，則計(jì)算并輸出光斑圖像質(zhì)心坐標(biāo)值；否則，返回步驟A。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路質(zhì)心跟隨成像方法，其特征在于，步驟B 所述進(jìn)行雙路像素標(biāo)記進(jìn)一步包括Bll、判斷是否左像素的灰度值小于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 右像素上方像素標(biāo)記為背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為背景像素，右像 素標(biāo)記為新標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B12;B12、判斷是否左像素的灰度值小于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 右像素上方像素標(biāo)記為非背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為背景像素，右 像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B13;B13、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為非背景像素，如果是，則將左像素和右像素標(biāo)記相同的左邊像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B14;B14、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記為非背景像素，如果是, 則將左像素和右像素標(biāo)記相同的上方像素的標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí) 行步驟B15;B15、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值大于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記也為背景像素，如果是， 則將左像素和右像素標(biāo)記相同的新標(biāo)記值，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B16;B16、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為非背景像素，如果是，則將左像素標(biāo)記為左邊像素的標(biāo) 記值，右像素標(biāo)記為背景像素，執(zhí)行步驟B19;否則，執(zhí)行步驟B17;B17、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記為非背景像素，如果是， 則將左像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為背景像素，執(zhí)行步驟B19; 否則執(zhí)行步驟B18;B18、判斷是否左像素的灰度值大于閾值、右像素的灰度值小于閾值，且 左像素左邊像素標(biāo)記為背景像素、左像素上方像素標(biāo)記也為背景像素，如果是， 則將左像素標(biāo)記為新的標(biāo)記值，右像素標(biāo)記為背景像素，執(zhí)行步驟B19;否則， 直接執(zhí)行步驟B19;B19、將當(dāng)前兩路像素的標(biāo)記值賦給各自的上標(biāo)記參數(shù)組，并把右像素標(biāo) 記值賦給左標(biāo)記參數(shù)。
3、根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的雙路質(zhì)心跟隨成像方法，其特征在于，步驟 B所述進(jìn)行雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并進(jìn)一步包括B21、判斷左像素大于閾值時(shí)，左像素上方像素和左邊像素是否均有標(biāo)記 但標(biāo)記不相等，如果是，則將左像素上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間的數(shù)據(jù)讀出 累加到左邊像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間，并清空上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間； 否則，執(zhí)行步驟B22;B22、判斷左像素和右像素均大于閾值時(shí)，是否左像素上方像素?zé)o標(biāo)記， 且右像素上方像素有標(biāo)記并與左像素的標(biāo)記不相等，如果是，則將右像素上方 像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間的數(shù)據(jù)讀出累加到左像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間，并清空上方像素標(biāo)記對應(yīng)的存儲空間；否則，不進(jìn)行任何處理。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路質(zhì)心跟隨成像方法，其特征在于，步驟B 所述進(jìn)行雙路數(shù)據(jù)累加進(jìn)一步包括B31、判斷是否左像素的灰度值小于閾值且右像素的灰度值大于閾值，如 果是，則將右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積賦給第一累加器，并將右像素的灰度 值賦給第二累加器；否則，執(zhí)行步驟B32;B32、判斷是否左像素的灰度值大于閾值且右像素的灰度值小于閾值，如 果是，則將左像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積與第一累加器的值進(jìn)行累加，并將左 像素的灰度值與第二累加器的值進(jìn)行累加；否則，執(zhí)行步驟B33;B33、判斷是否左像素和右像素的灰度值均大于閾值，如果是，則將左右 像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積與第一累加器的值進(jìn)行累加，并將左右像素的灰度 值與第二累加器的值進(jìn)行累加；否則，不進(jìn)行任何處理。
5、 一種雙路質(zhì)心跟隨成像裝置，其特征在于，該裝置包括灰度值讀取模 塊、灰度值比較模塊、雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊、背景像素處理模塊、第一判斷 模塊、存儲模塊、第二判斷模塊以及光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊；其中，灰度值讀取模塊，用于同時(shí)讀入兩路像素的灰度值，并將讀入的灰度值送 入灰度值比較模塊；灰度值比較模塊，用于將灰度值讀取模塊發(fā)來的兩路像素的灰度值，分別 與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果完成對兩路像素的處理；雙路像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊，用于完成雙路像素標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)等價(jià)合并和雙 路數(shù)據(jù)累加，之后，對兩路像素的灰度值均大于預(yù)設(shè)閾值的，進(jìn)入第二判斷模 塊，兩路像素中左像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的，將處理后數(shù)據(jù)發(fā)送到存儲模 塊，兩路像素中右像素的灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的，將處理后數(shù)據(jù)發(fā)送到第一判 斷模塊； 背景像素處理模塊，用于在左右像素灰度值均小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，標(biāo)記當(dāng)前 兩路像素為背景像素，并將標(biāo)記值賦給相應(yīng)參數(shù)；第一判斷模塊，用于判斷兩路像素中左像素的左邊像素是否有標(biāo)記值； 存儲模塊，用于將累加器的值累加到等價(jià)標(biāo)記值對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲器中，并 將累加器清零；第二判斷模塊，用于判斷整幅圖像是否處理完；光斑圖像質(zhì)心計(jì)算模塊，用于在處理完整幅圖像后，計(jì)算并輸出光斑圖像 質(zhì)心的坐標(biāo)值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙路質(zhì)心跟隨成像裝置，其特征在于，所述雙路 像素?cái)?shù)據(jù)處理模塊進(jìn)一步包括標(biāo)記單元、合并單元和累加單元；其中，標(biāo)記單元，用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，為左像素和右像素進(jìn)行標(biāo)記；合并單元，用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，完成等價(jià)數(shù) 據(jù)的合并；累加單元，用于根據(jù)左右像素灰度值與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，完成對左像 素和/或右像素灰度值的累加、以及灰度值和坐標(biāo)值乘積的累加。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的雙路質(zhì)心跟隨成像裝置，其特征在于，所述累加器包括用于對左右像素灰度值和坐標(biāo)值的乘積進(jìn)行累加的第一累加器，以 及用于對左右像素的灰度值進(jìn)行累加的第二累加器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙路質(zhì)心跟隨成像方法，在處理整幅光斑圖像時(shí)，每次同時(shí)讀入當(dāng)前兩路像素的灰度值，并同時(shí)對兩路像素的灰度值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，兩路像素中至少一個(gè)大于閾值時(shí)，執(zhí)行雙路數(shù)據(jù)標(biāo)記、雙路數(shù)據(jù)合并以及雙路數(shù)據(jù)累加的過程，直到處理完整幅光斑圖像后，輸出得到光斑圖像質(zhì)心坐標(biāo)值。本發(fā)明還同時(shí)公開了一種雙路質(zhì)心跟隨成像裝置，采用該方法及裝置，能提高數(shù)據(jù)并行處理能力和數(shù)據(jù)處理速度。
文檔編號G01B11/00GK101363718SQ200810222489
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者崔運(yùn)東, 張廣軍, 樊巧云, 潔 江, 魏新國 申請人:北京航空航天大學(xué)