一种光斑图像中心的亚像素提取方法.pdfVIP

第 36 卷第4 期 光电工程 Vol.36, No.4 2009 年 4 月 Opto-Electronic Engineering April, 2009 文章编号：1003-501X(2009)04-0007-06 一种光斑图像中心的亚像素提取方法 魏振忠，高 明，张广军，刘 震 ( 北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191 ) 摘要：针对空间发光点所成光斑图像中心的高精度提取问题，本文提出一种亚像素提取方法。该方法建立了具有 高斯能量分布的空间发光点的透视投影光斑图像灰度分布数学模型，证明了空间发光点能量中心的透视投影不变 性。通过对光斑图像二阶方向导数和自相关函数的分析，获得 Hessian 矩阵并推导出像素级光斑图像中心的判定 条件，再将图像灰度分布函数在光斑图像像素级中心的亚像素邻域内泰勒展开，并求取光斑图像灰度分布曲面的 局部极大值点作为亚像素级光斑图像的中心点。与现有经典方法的对比仿真实验结果表明，该算法具有更高精度 和更好的鲁棒性，可广泛应用于视觉检测的摄像机标定、三维形貌测量等任务中(类)光斑中心的高精度提取。 关键词：图像处理；光斑图像中心；机器视觉；透视投影 中图分类号：TN911.73, TP391 文献标志码：A Sub-pixel Extraction Method for the Center of Light-spot Image WEI Zhen-zhong ，GAO Ming，ZHANG Guang-jun ，LIU Zhen ( Key Laboratory of Precision Opto-mechatronics Technology, Ministry of Education; Beihang University, Beijing 100191, China ) Abstract : An extraction method in sub-pixel level was proposed to solve the high accuracy center point extraction problem of the light-spot image of the spacial light-emitting-spot. The gray level distribution mathematical model of the light-spot image of the spacial light-emitting-spot with Gauss energy distribution was established, as well as the proof was given for the perspective projection invariability of the spacial light-emitting-spot. Based on the analysis of the second-order directional derivatives and the self-correlation function of the light-spot image, the Hessian matrix was obtained which was used to derive the determinant terms for the pixel level center point. Furtherm