基于曲面拟合相关法的十字丝目标中心定位算法研究

摘要

光电自准直仪是目前应用较多的一种小角度测量仪器,在面阵CCD作为光电接收器件的二维自准直仪中是通过测量十字分划丝中心的偏移位置来间接测量角度的,因此十字分划丝中心的定位运算是影响测量精度的一个重要因素.常用的中心定位算法主要有灰度重心法和相关法,灰度重心法实现简单运算量较小但是算法的精度有限,一般能够达到0.5-0.1个像素,相关法运算量大实现速度慢,但是其精度高、适应性强、抗干扰性强等优点使其应用越来越广泛,相关定位算法的精度一般可以达到0.05-0.01个像素.本文在相关算法原理的基础上,提出了基于曲面拟合的十字分划丝目标的中心定位的亚像素定位算法.为了对该算法进行进一步的分析,作者在Visual C++6.0环境下结合图像处理函数库Open CV编程实现了该算法和常用的灰度重心法,然后对两种算法进行了模拟仿真实验来进行比较.首先用Matlab软件生成了一系列已知中心位置的十字分划丝的模拟图像,并根据需要制作了一些添加不同类型不同强度噪声的十字分划丝的模拟图像,然后用上述两种算法对十字分划丝模拟图像进行了中心定位运算,根据算法的定位运算结果与已知的模拟图的中心位置进行比较分析,根据误差理论对两种算法的定位精度、对噪声的抗干扰性等性能进行了分析.结果表明,在相同条件下相关算法的定位精度和对噪声的抗干扰性都要优于灰度重心法,对于没有噪声的十字分划丝模拟图,相关法的定位精度可以达到0.01个像素.