專利名稱：一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法及裝置。
背景技術(shù)：
光斑圖像是現(xiàn)有圖像處理中常見(jiàn)的圖像信息，光斑中心是光斑圖像的重要特征。 光斑中心被廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺(jué)中的目標(biāo)跟蹤、模式識(shí)別中的特征點(diǎn)提取、激光測(cè)量及通信中激光光斑中心的定位以及航空航天應(yīng)用中姿態(tài)測(cè)量部件星敏感器的星點(diǎn)定位和太陽(yáng)敏感器的太陽(yáng)光斑定位等。在實(shí)際應(yīng)用中，拍攝所得的光斑圖像中經(jīng)常含有噪聲點(diǎn)，這些噪聲點(diǎn)主要源于圖像傳感器的模式噪聲，通常表現(xiàn)為離散的單像素點(diǎn)，且噪聲的灰度值較大，無(wú)法通過(guò)閾值去掉。圖像傳感器的曝光時(shí)間越長(zhǎng)，所述越明顯，所以，在曝光時(shí)間較短的應(yīng)用中，如使用太陽(yáng)敏感器時(shí)，光斑圖像中的噪聲點(diǎn)不明顯；但是，在星敏感器的應(yīng)用過(guò)程中，為了提高其靈敏度，圖像傳感器需要較長(zhǎng)的曝光時(shí)間，因此光斑圖像中的噪聲點(diǎn)將會(huì)比較明顯，這種情況下就要求星敏感器在執(zhí)行定位操作時(shí)需具有一定的抗噪聲能力。現(xiàn)有技術(shù)中，無(wú)法直接對(duì)含有噪聲點(diǎn)的光斑圖像進(jìn)行光斑中心定位，一種方法為 先通過(guò)濾波方式對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理除掉噪聲點(diǎn)，然后再對(duì)圖像光斑進(jìn)行中心定位，這樣，無(wú)疑要增加較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間以保存預(yù)處理的圖像；而且，由于事先要對(duì)光斑圖像進(jìn)行預(yù)處理，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)光斑中心的實(shí)時(shí)提取，從而影響光斑圖像的處理速度；此外，由于需對(duì)光斑圖像進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理操作通常需在PC機(jī)或ARM處理器中實(shí)現(xiàn)，無(wú)法滿足器件的集成化和小型化要求。另一種光斑中心定位方法為先將噪聲點(diǎn)當(dāng)作單像素光斑處理，然后根據(jù)光斑的總像素個(gè)數(shù)去除這種噪聲點(diǎn)，該方法的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程可參見(jiàn)專利號(hào)為ZL200610161802. 6 和專利號(hào)為03105743. 6的兩項(xiàng)專利由于該方法首先將噪聲當(dāng)作光斑來(lái)處理，所以需要預(yù)留最大光斑所需要的存儲(chǔ)空間，圖像中真實(shí)光斑為6個(gè)，噪聲點(diǎn)為5個(gè)，且最大光斑需要的參數(shù)存儲(chǔ)空間為12字節(jié)，那么，在處理該幅圖像時(shí)所需的存儲(chǔ)空間則為(6+5) X12 = 132 字節(jié)，所以這種方法處理單點(diǎn)噪聲較多的圖像將需要很大的存儲(chǔ)空間。

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抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法及裝置，其在提取光斑中心的同時(shí)去除光斑圖像中的噪聲點(diǎn)，節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光斑中心的實(shí)時(shí)提取。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)明提供了一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，該方法包括依次將光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，將灰度值小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，對(duì)于灰度值大于閾值的像素，判斷其相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定當(dāng)前像素為光斑像素，根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前光斑像素；根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)；確定光斑圖像的每個(gè)像素均已標(biāo)記結(jié)束后，根據(jù)各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。其中，所述當(dāng)前像素的相鄰像素包括左方像素、上方像素和右上方像素。所述根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前像素，具體為判斷當(dāng)前像素的左方像素是否為噪聲像素或背景像素，如果不是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為左方像素的標(biāo)記值；否則，判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素或背景像素，如果不是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值；否則，判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素，同時(shí)判斷當(dāng)前像素的右上方像素是否不為噪聲像素或背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為右上方像素的標(biāo)記值；否則，將當(dāng)前像素標(biāo)記為光斑新標(biāo)記值。所述根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)，具體包括當(dāng)判斷當(dāng)前像素灰度小于閾值且左方像素不是背景像素或噪聲像素時(shí)，說(shuō)明光斑一行有效像素結(jié)束，則將左方像素對(duì)應(yīng)標(biāo)記的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)；如果當(dāng)前像素的灰度值大于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素和上方像素為兩個(gè)標(biāo)記值不同的有效光斑像素時(shí)，則將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值與上方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加，并將左方像素所屬光斑標(biāo)記更新為上方像素所屬光斑標(biāo)記。所述根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，具體為當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素為噪聲像素，則左方像素為真正噪聲像素，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組數(shù)值的累加存儲(chǔ)。本發(fā)明還提供了一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，該裝置包括光斑像素識(shí)別模塊、質(zhì)心參數(shù)組累加模塊和質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊；其中，所述光斑像素識(shí)別模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，依次將外部輸入的光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，確定小于閾值時(shí)，將所述像素標(biāo)記為背景像素；確定大于閾值時(shí)，判斷所述像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將所述像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定所述像素為光斑像素，根據(jù)所述像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記該像素；所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊，用于根據(jù)光斑像素識(shí)別模塊已標(biāo)記的光斑像素的相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，且不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值的累加和存儲(chǔ)，并判斷光斑圖像的每個(gè)像素是否均已標(biāo)記結(jié)束，確定結(jié)束時(shí)，觸發(fā)質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊；所述質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，根據(jù)質(zhì)心參數(shù)組累加模塊所得的各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。其中，所述光斑像素識(shí)別模塊進(jìn)一步包括閾值判斷處理模塊和相鄰像素判斷標(biāo)記模塊；其中，
所述閾值判斷處理模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，依次將外部輸入的光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，確定小于或大于閾值時(shí)，觸發(fā)相鄰像素判斷標(biāo)記模塊；所述相鄰像素判斷標(biāo)記模塊，用于被閾值判斷處理模塊觸發(fā)后，將小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，或判斷大于閾值的像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將所述像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定所述像素為光斑像素，根據(jù)所述像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記該像素；相應(yīng)的，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊，進(jìn)一步用于根據(jù)相鄰像素判斷標(biāo)記模塊已標(biāo)記的光斑像素的相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，并判斷光斑圖像的每個(gè)像素是否均已標(biāo)記結(jié)束，確定結(jié)束時(shí)，觸發(fā)質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊。其中，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)， 具體為確定當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素不是背景像素或噪聲像素時(shí)，將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)；確定當(dāng)前像素的灰度值大于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素和上方像素為兩個(gè)標(biāo)記值不同的有效光斑像素時(shí)，將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值與上方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加，并將左方像素所屬光斑標(biāo)記更新為上方像素所屬光斑標(biāo)記。其中，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值的累加和存儲(chǔ)，具體為確定當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素為噪聲像素標(biāo)記時(shí)，則左方像素為真正噪聲像素，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組數(shù)值的累加存儲(chǔ)。本發(fā)明提供的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法及裝置，依次將光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，將灰度值小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，對(duì)于灰度值大于閾值的像素，判斷其相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定當(dāng)前像素為光斑像素，根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前光斑像素；根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)；確定光斑圖像的每個(gè)像素均已標(biāo)記結(jié)束后，根據(jù)各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。本發(fā)明可在光斑圖像的光斑中心提取過(guò)程中，識(shí)別出圖像中的噪聲點(diǎn)并去除，節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)光斑中心的實(shí)時(shí)提取。此外，由于本發(fā)明提取光斑中心操作與去除噪聲點(diǎn)操作并行處理，可實(shí)現(xiàn)光斑中心的實(shí)時(shí)提取，保證了光斑圖像的處理速度；同時(shí)，兩個(gè)并行操作可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來(lái)實(shí)現(xiàn)，有效利用FPGA或ASIC的并行處理能力，可避免現(xiàn)有技術(shù)中需在PC機(jī)或ARM處理器中實(shí)現(xiàn)的預(yù)處理操作，也就是說(shuō)，只需通過(guò)FPGA或ASIC 即可實(shí)現(xiàn)光斑中心的定位及噪聲點(diǎn)的去除，因此，可滿足器件的集成化和小型化要求。


圖1為本發(fā)明抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；圖2為本發(fā)明所述根據(jù)當(dāng)前像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前像素的方法實(shí)現(xiàn)流程示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中光斑像素標(biāo)記過(guò)程中的圖像示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中光斑中的光斑像素均標(biāo)記結(jié)束后的圖像示意圖；圖5為本發(fā)明抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本思想是依次將光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，將灰度值小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，對(duì)于灰度值大于閾值的像素，判斷其相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定當(dāng)前像素為光斑像素，根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前光斑像素；根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)；確定光斑圖像的每個(gè)像素均已標(biāo)記結(jié)束后，根據(jù)各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)，從而可確定光斑中心。這里，在計(jì)算光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)時(shí)，采用一階矩質(zhì)心計(jì)算公式，如下
in ηm ηXc = -1^1n-- -—-，Yc = --
ΣΣκ^χ) Σ Σ i(^y)
y=l χ=1y=l χ=1其中，所述質(zhì)心參數(shù)組值是指公式中的分子和分母的值，即灰度值與坐標(biāo)值乘積的累加值和灰度值的累加值；所述I(x，y)表示像素的灰度值，所述x、y為該像素對(duì)應(yīng)的行、 列坐標(biāo)，所述k、Yc分別為光斑質(zhì)心的行、列坐標(biāo)。本發(fā)明為了從光斑圖像的背景中識(shí)別出像光斑，采用了對(duì)背景像素、噪聲像素和光斑像素進(jìn)行分別標(biāo)記的方法，為此將當(dāng)前像素的相鄰像素設(shè)為左方像素、上方像素、右上方像素，根據(jù)標(biāo)記值可區(qū)分背景像素、噪聲像素和光斑像素。這里，在對(duì)當(dāng)前像素所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值執(zhí)行累加操作時(shí)，對(duì)判斷為噪聲的像素不進(jìn)行累加，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)去除噪聲的目的。本發(fā)明中，對(duì)光斑圖像進(jìn)行從上到下、從左到右的順序進(jìn)行標(biāo)記，即從左上方的第一個(gè)像素開(kāi)始，最后標(biāo)記右下方的最后一個(gè)像素，當(dāng)然，也可采用其它順序?qū)獍邎D像的像素進(jìn)行標(biāo)記。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖，如圖1所示，該方法的實(shí)現(xiàn)流程如下步驟101 初始化相鄰像素標(biāo)記及光斑標(biāo)記，之后讀取光斑圖像的第一個(gè)像素；具體為將上方像素、左方像素和右上方像素標(biāo)記為背景像素，同時(shí)將光斑新標(biāo)記初始化為光斑標(biāo)記初始值，之后讀取光斑圖像的第一個(gè)像素。本發(fā)明中，所述背景像素、噪聲像素和光斑像素標(biāo)記的初始值可為互不相等的任意值，標(biāo)記的目的是為區(qū)分不同像素的類型。例如可將背景像素的標(biāo)記設(shè)為0，將噪聲像素的標(biāo)記設(shè)為1，將光斑標(biāo)記初始值設(shè)為2，所述光斑由多個(gè)光斑像素組成，同一光斑中的所有光斑像素最終對(duì)應(yīng)相同的所屬光斑標(biāo)記值。
步驟102 判斷當(dāng)前像素的灰度值是否大于預(yù)設(shè)閾值，如果大于，則執(zhí)行步驟103 ； 如果小于，則執(zhí)行步驟106;這里，所述預(yù)設(shè)的閾值可依據(jù)圖像傳感器的不同進(jìn)行設(shè)置，不同圖像傳感器對(duì)應(yīng)的閾值大小略有不同；對(duì)于灰度值大于預(yù)設(shè)閾值的像素可能為噪聲點(diǎn)，也可能為光斑像素， 需執(zhí)行后續(xù)操作進(jìn)一步判斷。步驟103 判斷當(dāng)前像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素，之后執(zhí)行步驟108 ；如果不是，則確定當(dāng)前像素為光斑像素，之后執(zhí)行步驟 104 ；具體為判斷當(dāng)前像素的左方像素和上方像素是否為背景像素，例如判斷左方像素和上方像素的標(biāo)記是否為0，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素，例如將當(dāng)前像素標(biāo)記為1，之后執(zhí)行步驟108 ；如果不是，則可確定當(dāng)前像素屬于有效光斑像素，之后執(zhí)行步驟104。步驟104 根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前光斑像素；具體為根據(jù)當(dāng)前光斑像素的上方像素、左方像素和右上方像素的標(biāo)記對(duì)當(dāng)前像素進(jìn)行標(biāo)記，如圖2所示，該步驟具體包括如下流程步驟104A 根據(jù)標(biāo)記值判斷當(dāng)前像素的左方像素是否為噪聲像素或背景像素，如果不是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為左方像素的標(biāo)記值；否則，執(zhí)行步驟104B ；具體為通過(guò)左方像素的標(biāo)記值判斷當(dāng)前像素的左方像素是否為噪聲像素或背景像素，例如判斷當(dāng)前像素左方像素的標(biāo)記值是否大于1，如果大于1，則說(shuō)明左方像素既不是噪聲像素，也不是背景像素，即左方像素為光斑像素，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為左方像素的標(biāo)記值；否則，如果當(dāng)前像素左方像素的標(biāo)記值小于或等于1，則執(zhí)行步驟104B。步驟104B 根據(jù)標(biāo)記值判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素或背景像素，如果不是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值；否則，執(zhí)行步驟104C ；具體為通過(guò)上方像素的標(biāo)記值判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素或背景像素，例如判斷當(dāng)前像素上方像素的標(biāo)記值是否大于1，如果大于1，則說(shuō)明上方像素為光斑像素，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值；否則，如果當(dāng)前像素上方像素的標(biāo)記值小于或等于1，則執(zhí)行步驟104C。步驟104C 根據(jù)標(biāo)記值判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素，同時(shí)判斷當(dāng)前像素的右上方像素是否不為噪聲像素或背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為右上方像素的標(biāo)記值；否則，將當(dāng)前像素標(biāo)記為光斑新標(biāo)記值。具體為通過(guò)標(biāo)記值判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素，且當(dāng)前像素的右上方像素是否不為噪聲像素或背景像素，例如判斷當(dāng)前像素的上方像素的標(biāo)記值是否等于1，且當(dāng)前像素的右上方像素的標(biāo)記值是否大于1，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為右上方像素的標(biāo)記值；否則，將當(dāng)前像素標(biāo)記為另一個(gè)新的光斑標(biāo)記，即當(dāng)前光斑像素可能屬于另一個(gè)不同的光斑，也可能是同一光斑，如果是同一光斑，可通過(guò)后續(xù)步驟105和步驟107，將不同標(biāo)記的同一光斑質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行合并累加。步驟105 判斷當(dāng)前像素的左方像素和上方像素是否為光斑像素，且兩者的標(biāo)記值是否相同，如果相同，執(zhí)行步驟108 ；否則，執(zhí)行步驟107。步驟107 將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值與上方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加，并將左方像素所屬光斑標(biāo)記更新為上方像素所屬光斑標(biāo)記；例如以圖3中所示的左下方光斑中的光斑像素為例，如果當(dāng)前光斑像素的上方像素的標(biāo)記值為4，左方像素標(biāo)記值為5，則將標(biāo)記5對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組累加值與標(biāo)記4對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組累加值相加，結(jié)果更新為所屬光斑4新的質(zhì)心參數(shù)組累加值，并將標(biāo)記5 對(duì)應(yīng)的所屬光斑標(biāo)記也更新為4，最終同一光斑包含的所有光斑像素的標(biāo)記相同，如圖4所示。這里，針對(duì)圖3需要說(shuō)明的是圖中位于光斑中標(biāo)記為1的像素為有效光斑像素， 圖中離散的標(biāo)記為1的幾個(gè)像素為有效噪聲像素。步驟106 將當(dāng)前像素標(biāo)記為背景像素，并更新光斑標(biāo)記值，同時(shí)判斷當(dāng)前像素的左方像素是否為光斑像素，如果是，則累加并存儲(chǔ)左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值，之后執(zhí)行步驟108 ；否則，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，直接執(zhí)行步驟108 ；具體為將當(dāng)前像素標(biāo)記為背景像素，例如將當(dāng)前像素的標(biāo)記值設(shè)為0，并將光斑標(biāo)記值更新為不等于噪聲像素標(biāo)記或背景像素標(biāo)記，并且不等于當(dāng)前光斑標(biāo)記值的任何一個(gè)值，用于標(biāo)記下一個(gè)光斑。同時(shí)，判斷當(dāng)前像素的左方像素是否為光斑像素，例如判斷當(dāng)前像素的左方像素的標(biāo)記值是否大于1，如果大于1，則表明左方像素為光斑像素，則累加并存儲(chǔ)所述左像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值，之后執(zhí)行步驟108 ；否則，如果左方像素的標(biāo)記值等于1或小于1，則左方像素為真正噪聲像素或背景，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加存儲(chǔ)，直接執(zhí)行步驟108。本發(fā)明中，對(duì)有效光斑質(zhì)心參數(shù)組累加存儲(chǔ)的規(guī)則為當(dāng)光斑一行有效像素結(jié)束時(shí)，將該行對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)，當(dāng)遇到同一光斑有不同標(biāo)記時(shí)，將不同標(biāo)記的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行合并累加，并將不同標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑標(biāo)記更新為同一所屬光斑標(biāo)記。步驟108 判斷當(dāng)前像素是否為一行像素的最后一個(gè)，如果是，則將左方像素標(biāo)記初始化為背景像素，并執(zhí)行步驟110 ；否則，執(zhí)行步驟109 ；具體為判斷當(dāng)前像素是否為一行像素的最后一個(gè)，例如設(shè)光斑圖像為 1024x1024像素的圖像，則可判斷當(dāng)前像素是否為某一行像素的第IOM個(gè)像素，如果是，則將左方像素初始化為背景像素，以用于對(duì)下一行第一個(gè)像素進(jìn)行判斷，并執(zhí)行步驟110 ；否則，執(zhí)行步驟109。步驟109 更新當(dāng)前像素的相鄰像素標(biāo)記，同時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)前像素的標(biāo)記值，之后讀取該行下個(gè)像素，并執(zhí)行步驟102 ；具體為將當(dāng)前像素的左方像素標(biāo)記更新為當(dāng)前像素標(biāo)記，將當(dāng)前像素的上方像素標(biāo)記更新為右上方像素標(biāo)記，將當(dāng)前像素的右上方像素標(biāo)記更新為當(dāng)前右上方像素相鄰的右方像素的標(biāo)記，以備讀取該行的下一個(gè)像素，并存儲(chǔ)當(dāng)前像素的標(biāo)記值，之后讀取該行下一個(gè)像素，返回步驟102。步驟110 判斷當(dāng)前一行是否為光斑圖像的最后一行，如果不是，則執(zhí)行步驟111 ； 如果是，則執(zhí)行步驟112;具體為判斷當(dāng)前一行是否為光斑圖像的最后一行，例如設(shè)光斑圖像為 1024x1024像素的圖像，則可判斷當(dāng)前一行是否為某一列像素的第IOM個(gè)像素，如果不是， 則執(zhí)行步驟111 ；如果是，則執(zhí)行步驟112。
步驟111 更新當(dāng)前像素的相鄰像素標(biāo)記，之后讀取下一行第一個(gè)像素，并執(zhí)行步驟 102 ；具體為更新當(dāng)前像素的上方像素標(biāo)記和右上方像素標(biāo)記，更新方法與步驟108 中所述方法相同，之后讀取下一行第一個(gè)像素，并執(zhí)行步驟102。步驟112 根據(jù)各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)；具體為根據(jù)各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值，按照一階矩質(zhì)心計(jì)算公式計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)了光斑中心的定位，該步驟的計(jì)算方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再詳述。為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明還提供了一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，如圖4 所示，該裝置包括光斑像素識(shí)別模塊、質(zhì)心參數(shù)組累加模塊和質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊；其中，所述光斑像素識(shí)別模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，依次將外部輸入的光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，確定小于閾值時(shí)，將所述像素標(biāo)記為背景像素；確定大于閾值時(shí)，判斷所述像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將所述像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定所述像素為光斑像素，根據(jù)所述像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記該像素；所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊，用于根據(jù)光斑像素識(shí)別模塊已標(biāo)記的光斑像素的相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，且不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值的累加和存儲(chǔ)，并判斷光斑圖像的每個(gè)像素是否均已標(biāo)記結(jié)束，確定結(jié)束時(shí)，觸發(fā)質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊；所述質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，根據(jù)質(zhì)心參數(shù)組累加模塊所得的各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。所述光斑像素識(shí)別模塊進(jìn)一步包括閾值判斷處理模塊和相鄰像素判斷標(biāo)記模塊；其中，所述閾值判斷處理模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，依次將外部輸入的光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，確定小于或大于閾值時(shí)，觸發(fā)相鄰像素判斷標(biāo)記模塊；所述相鄰像素判斷標(biāo)記模塊，用于被閾值判斷處理模塊觸發(fā)后，將小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，或判斷大于閾值的像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將所述像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定所述像素為光斑像素，根據(jù)所述像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記該像素；相應(yīng)的，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊，進(jìn)一步用于根據(jù)相鄰像素判斷標(biāo)記模塊已標(biāo)記的光斑像素的相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，并判斷光斑圖像的每個(gè)像素是否均已標(biāo)記結(jié)束，確定結(jié)束時(shí)，觸發(fā)質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊。所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，具體為確定當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素不是背景像素或噪聲像素時(shí)，將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)；確定當(dāng)前像素的灰度值大于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素和上方像素為兩個(gè)標(biāo)記值不同的有效光斑像素時(shí)，將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值與上方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加，并將左方像素所屬光斑標(biāo)記更新為上方像素所屬光斑標(biāo)記。所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值的累加和存儲(chǔ)，具體為確定當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素為噪聲像素標(biāo)記時(shí)，則左方像素為真正噪聲像素，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組數(shù)值的累加存儲(chǔ)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可采用FPGA或ASIC來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置，具體如下可在光斑像素識(shí)別模塊中設(shè)置閾值比較器、左標(biāo)記寄存器、上標(biāo)記寄存器、右上標(biāo)記寄存器、新標(biāo)記寄存器、當(dāng)前標(biāo)記寄存器、光斑標(biāo)記判斷器、噪聲標(biāo)記判斷器、行比較器、 列比較器和光斑索引寄存器；其中，所述閾值比較器，用于判斷當(dāng)前像素的灰度值是否大于預(yù)設(shè)閾值；所述左標(biāo)記寄存器、上標(biāo)記寄存器、右上標(biāo)記寄存器、新標(biāo)記寄存器和當(dāng)前標(biāo)記寄存器，分別用于存儲(chǔ)并輸出對(duì)應(yīng)的左方像素、上方像素、右上方像素、新的標(biāo)記值和當(dāng)前像素的標(biāo)記值；所述光斑標(biāo)記判斷器和噪聲標(biāo)記判斷器，用于判斷灰度值大于閾值的當(dāng)前像素屬于哪個(gè)有效光斑的像素，或者當(dāng)前像素可能為噪聲點(diǎn)像素；所述行比較器，用于判斷當(dāng)前一行像素是否為當(dāng)前圖像的最后一行；所述列比較器，用于判斷當(dāng)前像素是否為一行像素的最后一個(gè)像素；所述光斑索引寄存器，用于存儲(chǔ)像素標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的所屬光斑的標(biāo)記，從而建立像素標(biāo)記與光斑標(biāo)記的索引，以保證各光斑質(zhì)心參數(shù)組值的正確累加。另外，可在質(zhì)心參數(shù)組累加模塊中設(shè)置行乘法器、列乘法器、行加法器、列加法器、 灰度加法器、行參數(shù)存儲(chǔ)器、列參數(shù)存儲(chǔ)器、灰度參數(shù)存儲(chǔ)器；其中，所述行乘法器和列乘法器，分別用于計(jì)算像素灰度值與行坐標(biāo)的乘積、以及像素灰度值與列坐標(biāo)的乘積；所述行加法器、列加法器和灰度加法器，分別用于累加當(dāng)前像素灰度值與行坐標(biāo)的乘積、灰度值與列坐標(biāo)的乘積，以及當(dāng)前像素灰度值與其所屬光斑當(dāng)前所對(duì)應(yīng)的參數(shù)組值；所示行參數(shù)存儲(chǔ)器、列參數(shù)存儲(chǔ)器和灰度參數(shù)存儲(chǔ)器，分別用于存儲(chǔ)各對(duì)應(yīng)光斑的質(zhì)心參數(shù)組值。此外，可在質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊中設(shè)置行坐標(biāo)除法器和列坐標(biāo)除法器，分別用于計(jì)算各個(gè)光斑對(duì)應(yīng)質(zhì)心的行坐標(biāo)和列坐標(biāo)。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，所述光斑像素識(shí)別模塊、質(zhì)心參數(shù)組累加模塊和質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)還可以采用其它組合方式。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，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，其特征在于，該方法包括依次將光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，將灰度值小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，對(duì)于灰度值大于閾值的像素，判斷其相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定當(dāng)前像素為光斑像素，根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前光斑像素；根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)；確定光斑圖像的每個(gè)像素均已標(biāo)記結(jié)束后，根據(jù)各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，其特征在于，所述當(dāng)前像素的相鄰像素包括左方像素、上方像素和右上方像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，其特征在于，所述根據(jù)當(dāng)前像素的相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前像素，具體為判斷當(dāng)前像素的左方像素是否為噪聲像素或背景像素，如果不是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為左方像素的標(biāo)記值；否則，判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素或背景像素，如果不是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為上方像素的標(biāo)記值；否則，判斷當(dāng)前像素的上方像素是否為噪聲像素，同時(shí)判斷當(dāng)前像素的右上方像素是否不為噪聲像素或背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為右上方像素的標(biāo)記值；否則，將當(dāng)前像素標(biāo)記為光斑新標(biāo)記值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，其特征在于，所述根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加和存儲(chǔ)，具體包括如果當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素不是背景像素或噪聲像素， 則將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)；如果當(dāng)前像素的灰度值大于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素和上方像素為兩個(gè)標(biāo)記值不同的有效光斑像素時(shí)，則將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值與上方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加，并將左方像素所屬光斑標(biāo)記更新為上方像素所屬光斑標(biāo)記。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，其特征在于，所述根據(jù)相鄰像素的標(biāo)記，不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，具體為當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素為噪聲像素，則左方像素為真正噪聲像素，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組數(shù)值的累加存儲(chǔ)。
6.一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，其特征在于，該裝置包括光斑像素識(shí)別模塊、質(zhì)心參數(shù)組累加模塊和質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊；其中，所述光斑像素識(shí)別模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，依次將外部輸入的光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，確定小于閾值時(shí)，將所述像素標(biāo)記為背景像素；確定大于閾值時(shí)，判斷所述像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將所述像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定所述像素為光斑像素，根據(jù)所述像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記該像素；所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊，用于根據(jù)光斑像素識(shí)別模塊已標(biāo)記的光斑像素的相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，且不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值的累加和存儲(chǔ)，并判斷光斑圖像的每個(gè)像素是否均已標(biāo)記結(jié)束，確定結(jié)束時(shí)，觸發(fā)質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊；所述質(zhì)心坐標(biāo)計(jì)算模塊，用于被質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，根據(jù)質(zhì)心參數(shù)組累加模塊所得的各光斑的最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，其特征在于，所述光斑像素識(shí)別模塊進(jìn)一步包括閾值判斷處理模塊和相鄰像素判斷標(biāo)記模塊；其中，所述閾值判斷處理模塊，用于質(zhì)心參數(shù)組累加模塊觸發(fā)時(shí)，依次將外部輸入的光斑圖像的每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，確定小于或大于閾值時(shí)，觸發(fā)相鄰像素判斷標(biāo)記模塊；所述相鄰像素判斷標(biāo)記模塊，用于被閾值判斷處理模塊觸發(fā)后，將小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，或判斷大于閾值的像素的相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將所述像素標(biāo)記為噪聲像素；如果不是，則確定所述像素為光斑像素，根據(jù)所述像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記該像素；相應(yīng)的，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊，進(jìn)一步用于根據(jù)相鄰像素判斷標(biāo)記模塊已標(biāo)記的光斑像素的相鄰像素的標(biāo)記，對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，其特征在于，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊對(duì)所述光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，具體為確定當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素不是背景像素或噪聲像素時(shí)，將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的所屬光斑質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加存儲(chǔ)；確定當(dāng)前像素的灰度值大于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素和上方像素為兩個(gè)標(biāo)記值不同的有效光斑像素時(shí)，將左方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值與上方像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的質(zhì)心參數(shù)組值進(jìn)行累加，并將左方像素所屬光斑標(biāo)記更新為上方像素所屬光斑標(biāo)記。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，其特征在于，所述質(zhì)心參數(shù)組累加模塊不對(duì)真正噪聲像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值的累加和存儲(chǔ)，具體為確定當(dāng)前像素的灰度值小于閾值，且當(dāng)前像素的左方像素為噪聲像素標(biāo)記時(shí)，則左方像素為真正噪聲像素，不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組數(shù)值的累加存儲(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位方法，包括依次將光斑圖像每個(gè)像素的灰度值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，確定小于閾值的像素標(biāo)記為背景像素，確定大于閾值的像素，判斷其相鄰像素是否為背景像素，如果是，則將當(dāng)前像素標(biāo)記為噪聲像素，否則，根據(jù)當(dāng)前像素相鄰像素的標(biāo)記來(lái)標(biāo)記當(dāng)前光斑像素；根據(jù)相鄰像素標(biāo)記，對(duì)光斑像素進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)，對(duì)真正噪聲像素不進(jìn)行質(zhì)心參數(shù)組值累加和存儲(chǔ)；確定每個(gè)像素均標(biāo)記結(jié)束時(shí)，根據(jù)各光斑最終質(zhì)心參數(shù)組累加值計(jì)算各光斑的質(zhì)心行列坐標(biāo)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種抗單點(diǎn)噪聲的光斑中心定位裝置，運(yùn)用該方法和裝置可在提取光斑中心的同時(shí)去除噪聲點(diǎn)，節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)光斑中心實(shí)時(shí)提取。
文檔編號(hào)G06F9/46GK102193819SQ20101024442
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者張廣軍, 樊巧云, 江潔, 魏新國(guó) 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)