高精度激光定位散斑机理分析及抑制

为有效解决高精度视觉定位测量系统中激光随机散斑导致的光斑质心定位精度降低问题,对散斑机理及抑制方法进行研究。从激光光斑的成像过程分析了激光随机散斑出现的原因,并推导出空间中任意一点总波扰表达式。建立了成像介质吸光性、粗糙度和表面出射光信噪比与随机散斑强度的关系模型,得出增加成像介质粗糙度和吸光性来提高出射光信噪比,进而降低随机散斑强度的结论。通过改变成像介质的物理特性进行对比实验,获得光斑质心位置稳定性随成像介质物理特性变化的趋势,验证了关系模型的正确性。实验结果表明,当激光功率为50 mW时,选取吸光性强、粗糙度与厚度适中的成像介质作为成像靶面,激光光斑质心的提取精度稳定在0.04个pixel之内,实现了对激光散斑的抑制,提高了光斑质心的定位精度。

一种基于鲁棒背景运动估计的电子稳像算法

当场景中存在较大范围运动前景时,通常的电子稳像算法较难鲁棒地提取背景的全局运动。针对这种情况,提出了利用前景运动掩膜和对极几何关系抑制错误的全局运动估计,进而达到稳像的目的。首先,估计相邻帧间可视化密集光流图;将该光流图用颜色直方图统计各颜色比重,进而分割出运动前景并制作掩膜;利用掩膜删除掉分布在前景上的光流保留背景光流;之后进一步去除外点,利用剩余的光流进行全局运动估计;最后,采用卡尔曼滤波完成运动补偿。三组不同环境的实验结果均表明,该算法能够有效抑制运动前景对稳像结果的干扰,稳像前后图像的PSNR值提高了近36%,稳像效果明显。