专利名称：一种双路质心跟随成像方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光斑图像处理技术，特别涉及一种双路质心跟随成像方法及装置。
背景技术：
光斑图像是机器视觉和模式识别中常见的图像信息，是通过图像传感器采 集得到的，光斑质心是光斑图像的特征。光斑质心被广泛应用于机器视觉中的 目标跟踪，视觉检测中高精度三维测量的特征点提取，以及空间应用的深空激 光通讯中激光光斑中心的定位、姿态测量部件星敏感器的星点定位、太阳敏感 器的太阳光斑定位。
现有技术中，对光斑质心的定位通常可釆用两类方法基于灰度的定位方 法和基于边缘的定位方法。其中，基于灰度的定位方法一般是利用目标光斑图 像的灰度分布信息进行定位，如釆用质心法、曲面拟合法等等；基于边缘的定 位方法一般是利用目标光斑图像的边缘形状信息进行定位，包括边缘圆(椭 圆)拟合、哈夫(Hough)变换等等。这两类方法中，质心法及其一些改进形 式由于实现较为简单且定位精度较高，成为使用最多的一种定位方法。
为了在实时性要求较高的视觉动态跟踪、测量及小型化要求的空间应用中， 能提高光斑图像质心定位中的数据处理速度和抗噪声能力，并实现对任意大小 的任意多个光斑图像进行处理。张广军等发明人在中国专利号为200610161802. 6,发明名称为"快速高精度光斑图像质心定位方法及装置"的专利中，提出了 一种质心跟随成像方法，该方法基于现场可编程门阵列(FPGA, Field programmable gate array )或专用集成电路(ASIC， Application Specific Integrated Circuit)并行处理硬件，实现光斑图像质心的实时并行处理。该方法中，对于
光斑图像，随着图像数据驱动输出结束，即可实时得到光斑质心数据，不需要 对原始图像数据进行存储和传输，如此仅需传输少量的质心数据；光斑图像实 时更新时，质心数据也跟随着实时更新。该方法还通过判断、标记属于同一个 光斑的像素，并进行一阶矩计算，可以同时获得当前帧中所有光斑的质心数据， 速度快、精度高。
但是，随着能够提高仪器设备精度的更大面阵图像传感器，如2048x2048
像元的图像传感器被广泛应用于仪器设备中，这些图像传感器输出的图像数据 量就会随之线性增大，为了保证高的帧频，图像传感器输出数据的像素频率也 会相应提高，这就对光斑图像的处理速度和处理能力提出了更高的要求，目前 的质心跟随成像技术已经不能满足更大面阵图像传感器的使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双路质心跟随成像方法及装置， 能提高数据并行处理能力和数据处理速度。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的 本发明提供了一种双路质心跟随成像方法，包括
A、 同时读入当前两路像素的灰度值，并将读入的两路像素的灰度值与预 先设定的阈值进行比较，如果两路像素的灰度值中有一个大于预设阈值，则执 行步骤B，否则执行步骤C;
B、 对双路像素数据进行双路像素标记、双路数据等价合并以及双路数据 累加，之后，两路像素的灰度值均大于阈值的，执行步骤F，两路像素中左像 素的灰度值大于阈值的，执行步骤E，两路像素中右像素的灰度值大于阈值的， 执行步骤D;
C、 标记当前两路像素为背景像素，并将当前两路像素的标记值赋给相应 参数；
D、 判断当前左像素的左边像素是否有标记，如果有，则执行步骤E，否则， 执行步骤F;
E、 将累加器的值累加到等价标记值对应的数据存储器中；
F、 判断是否处理完整幅图像，如果处理完，则计算并输出光斑图像质心坐 标值；否则，返回步骤A。
其中，步骤B所述进行双路像素标记进一步包括
Bll、判断是否左像素的灰度值小于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 右像素上方像素标记为背景像素，如果是，则将左像素标记为背景像素，右像 素标记为新标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B12;
B12、判断是否左像素的灰度值小于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 右像素上方像素标记为非背景像素，如果是，则将左像素标记为背景像素，右 像素标记为上方像素的标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B13;
B13、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 左像素左边像素标记为非背景像素，如果是，则将左像素和右像素标记相同的 左边像素的标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B14;
B14、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记为非背景像素，如果是， 则将左像素和右像素标记相同的上方像素的标记值，执行步骤B19;否则，执 行步骤B15;
B15、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记也为背景像素，如果是， 则将左像素和右像素标记相同的新标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B16;
B16、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于阈值，且 左像素左边像素标记为非背景像素，如果是，则将左像素标记为左边像素的标 记值，右像素标记为背景像素，执行步骤B19;否则，执行步骤B17;
B17、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记为非背景像素，如果是， 则将左像素标记为上方像素的标记值，右像素标记为背景像素，执行步骤B19; 否则执行步骤B18;
B18、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记也为背景像素，如果是，
则将左像素标记为新的标记值，右像素标记为背景像素，执行步骤B19;否则， 直接执行步骤B19;
B19、将当前两路像素的标记值赋给各自的上标记参数组，并把右像素标 记值赋给左标记参数。
其中，步骤B所述进行双路数据等价合并进一步包括
B21、判断左像素大于阈值时，左像素上方像素和左边像素是否均有标记 但标记不相等，如果是，则将左像素上方像素标记对应的存储空间的数据读出 累加到左边像素标记对应的存储空间，并清空上方像素标记对应的存储空间； 否则，执行步骤B22;
B22、判断左像素和右像素均大于阈值时，是否左像素上方像素无标记， 且右像素上方像素有标记并与左像素的标记不相等，如果是，则将右像素上方 像素标记对应的存储空间的数据读出累加到左像素标记对应的存储空间，并清 空上方像素标记对应的存储空间；否则，不进行任何处理。
其中，步骤B所述进行双路数据累加进一步包括
B31、判断是否左像素的灰度值小于阈值且右像素的灰度值大于阈值，如 果是，则将右像素灰度值和坐标值的乘积赋给第一累加器，并将右像素的灰度 值赋给第二累加器；否则，执行步骤B32;
B32、判断是否左像素的灰度值大于阈值且右像素的灰度值小于阈值，如 果是，则将左像素灰度值和坐标值的乘积与第一累加器的值进行累加，并将左 像素的灰度值与第二累加器的值进行累加；否则，执行步骤B33;
B33、判断是否左像素和右像素的灰度值均大于阈值，如果是，则将左右 像素灰度值和坐标值的乘积与第一累加器的值进行累加，并将左右像素的灰度 值与第二累加器的值进行累加；否则，不进行任何处理。
本发明还提供了一种双路质心跟随成像装置，包括灰度值读取模块、灰 度值比较模块、双路像素数据处理模块、背景像素处理模块、第一判断模块、
存储模块、第二判断模块以及光斑图像质心计算模块；其中，
灰度值读取模块，用于同时读入两路像素的灰度值，并将读入的灰度值送
入灰度值比较模块；
灰度值比较模块，用于将灰度值读取模块发来的两路像素的灰度值，分别
与预设阈值进行比较，并根据比较结果完成对两路像素的处理；
双路像素数据处理模块，用于完成双路像素标记、双路数据等价合并和双 路数据累加，之后，对两路像素的灰度值均大于预设阈值的，进入第二判断模 块，两路像素中左像素的灰度值大于预设阈值的，将处理后数据发送到存储模 块，两路像素中右像素的灰度值大于预设阈值的，将处理后数据发送到第一判 断模块；
背景像素处理模块，用于在左右像素灰度值均小于预设阈值时，标记当前 两路像素为背景像素，并将标记值赋给相应参数；
第一判断模块，用于判断两路像素中左像素的左边像素是否有标记值；
存储模块，用于将累加器的值累加到等价标记值对应的数据存储器中，并 将累加器清零；
第二判断模块，用于判断整幅图像是否处理完；
光斑图像质心计算模块，用于在处理完整幅图像后，计算并输出光斑图像 质心的坐标值。
上述方案中，所述双路像素数据处理模块进一步包括标记单元、合并单
元和累加单元；其中，
标记单元，用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结果，为左像素和
右像素进行标记；
合并单元，用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结果，完成等价数 据的合并；
累加单元，用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结果，完成对左像 素和/或右像素灰度值的累加、以及灰度值和坐标值乘积的累加。
其中，所述累加器包括用于对左右像素灰度值和坐标值的乘积进行累加的
第一累加器，以及用于对左右像素的灰度值进行累加的第二累加器。
本发明提供的双路质心跟随成像方法及装置，在处理整幅光斑图像时，每 次同时读入当前两路像素的灰度值，并同时对两路像素的灰度值与预设阈值进 行比较，并根据比较结果完成对两路像素的处理，直到处理完整幅光斑图像后， 输出得到的光斑图像质心坐标值。由于同时处理两路像素，所以能大大提高数 据并行处理能力和数据处理速度，进而更适合大面阵图像传感器的使用环境， 应用范围更广。
图1为本发明双路质心跟随成像方法的流程示意图2为本发明中双路像素标记流程的示意图； 图3为本发明中双路数据合并流程的示意图； 图4为本发明中双路数据累加流程的示意图； 图5为本发明双路质心跟随成像装置的组成结构示意图。
具体实施例方式
本发明的基本思想是处理整幅光斑图像时，每次同时读入当前两路像素 的灰度值，并同时对两路像素的灰度值与预设阈值进行比较，两路像素中至少 一个大于阈值时，执行双路数据标记、双路数据合并以及双路数据累加的过程， 直到处理完整幅光斑图像后，输出得到的光斑图像质心坐标值。
这里，将同时读入的两路像素分别称为左像素和右像素，所述进行数据标 记是根据左像素和右像素分别与阈值比较的结果，分别对左像素和右像素进行 标记；所述进行数据合并是根据左像素和右像素是否大于阈值，确定是否将左 像素上方像素对应的存储数据累加到左边像素对应的存储数据，或将右像素上 方像素对应的存储数据累加到左像素对应的存储数据；所述进行数据累加是根 据左像素和右像素分别与闳值比较的结果，将左像素和/或右像素灰度值与坐标 值的乘积进行累加，并将其灰度值进行累加。 具体的，本发明双路质心跟随成像方法的实现流程如图1所示，包括以下 步骤
步骤101:同时读入当前两路像素的灰度值；
本步骤中，在处理整幅光斑图像数据时，每次按处理顺序同时读入两路像 素，通常的处理顺序是以输出图像起始点为准，从左向右、从上向下。
这里，同时读入的两路像素分别称为左像素和右像素。
步骤102:同时将读入的两路像素的灰度值与预设阈值进行比较，如果左 像素和右像素的灰度值有一路大于预设阈值，则执行步骤103 105的双路像素 数据处理流程；如果左右像素的灰度值均小于预设阈值，则执行步骤106;
这里，所述左像素和右像素的灰度值有一路大于预设阈值包括三种情况 左右像素的灰度值均大于预设阈值；如果左像素的灰度值大于预设阈值右像素 的灰度值小于预设阈值；如果左像素的灰度值小于预设阈值右像素的灰度值大 于预设阈值。所述阈值通常根据输出图像本身的灰度与背景的对比度来确定， 一般光斑对比度越小，阈值设置越低；光斑对比度越大，阈值设置越高。实际 上，只要左右像素中有一个的灰度值大于预设阈值，就执行双路像素标记、双 路数据合并和双路数据累加的双路像素数据处理流程。
步骤103:对双路像素进行双路像素标记；
具体的，双路像素标记如图2所示，包括以下步骤
步骤103a 103b:判断是否左像素的灰度值小于阈值、右像素的灰度值大 于阈值，且右像素上方像素标记为背景像素，如果是，则将左像素标记为背景 像素，右像素标记为新标记值，执行步骤103q;否则，执行步骤103c。
其中，所述背景像素可以零标记，非背景像素以非零值标记。当然，在实 际应用中，也可以将背景像素标记为其它值，相应的，非背景像素标记为非背 景像素标记值，只要能区分背景和非背景以及不同光斑即可。为了计算和标记 的方便， 一般采用零和正整数作为可选标记值，当然，也可以采用负整数、小 数等值。下面步骤均以背景像素标记为零，非背景像素标记为非零的正整数为 例进行说明。
这里，所述新标记值可采用专门的寄存器存储，用于给像素提供新的标记 值，新标记值可以釆用不同的方式进行更新，只要保证每次提供的新标记值不 重复即可。比如每次使用新标记值后，将新标记值加l重新保存，以供下次 像素标记使用。
步骤103c 103d:判断是否左像素的灰度值小于阈值、右像素的灰度值大 于阈值，且右像素上方像素标记不为零，如果是，则将左像素标记为零，右像 素标记为上方像素的标记值，执行步骤103q;否则，执行步骤103e。
步骤103e 103f:判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于 阈值，且左像素左边像素标记不为零，如果是，则将左像素和右像素标记相同 的左边像素的标记值，执行步骤103q;否则，执行步骤103g。
这里，右像素的左边像素就是左像素，所以左右像素只有左像素一个左边 像素。
步骤103g 103h:判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大 于阈值，且左像素左边像素标记为零、左像素上方像素标记不为零，如果是， 则将左像素和右像素标记相同的上方像素的标记值，执行步骤103q;否则，执 行步骤103i。
步骤103i 103j:判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于 阈值，且左像素左边像素标记为零、左像素上方像素标记也为零，如果是，则 将左像素和右像素标记相同的新标记值，执行步骤103q;否则，执行步骤103k。
步骤103k 1031:判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于 阈值，且左像素左边像素标记不为零，如果是，则将左像素标记为左边像素的 标记值，右像素标记为零，执行步骤103q;否则，执行步骤103m。
步骤103m 103n:判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小 于阈值，且左像素左边像素标记为零、左像素上方像素标记不为零，如果是， 则将左像素标记为上方像素的标记值，右像素标记为零，执行步骤103q;否则， 执行步骤103o。
步骤1(Bo 103p:判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小
于阈值，且左像素左边像素标记为零、左像素上方像素标记也为零，如果是， 则将左像素标记为新的标记值，右像素标记为零，执行步骤103q;否则，直接 执行步骤103q。
步骤103q:将当前两路像素的标记值赋给各自的上标记参数组，并把右像 素标记值赋给左标记参数。
这里，可由缓存器存储上标记参数组，由寄存器存储左标记参数。其中， 左标记参数为一个标记值，初始化时置为零，上标记参数组用于保存一组标记 参数值，可以釆用一个数组，该组中每个标记分别对应一个像素，比如 一行 有10个像素，该上标记参数组就是由IO个标记组成的标记组，每个标记对应 该行中的一个像素，该组标记参数的初始值均为零。相应的，在赋值时，就将 当前像素的标记值赋给对应当前像素的上标记参数组中的标记参数，比如一 行有10个像素，上标记参数组包括10个标记参数，当前像素为所属行的第5 个像素，那么，所述赋值就是指将当前像素的标记值赋给上标记参数组中的第 5个标记参数。在进行判断时，所述当前像素的上方像素的标记值也是在上标 记参数组中找与当前像素序号对应的标记参数进行判别。
步骤104:对双路像素进行双路数据等价合并；
具体的，双路数据等价合并如图3所示，包括以下步骤
步骤104a 104b:判断左像素大于阈值时，左像素上方像素和左边像素是 否均有标记但标记不相等，如果是，则将左像素上方像素标记对应的存储空间 的数据读出累加到左边像素标记对应的存储空间，并清空上方像素标记对应的 存储空间；否则，执行步骤104c;
步骤104c 104d:判断左像素和右像素均大于阈值时，是否左像素上方像 素无标记，且右像素上方像素有标记并与左像素的标记不相等，如果是，则将 右像素上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到左像素标记对应的存储 空间，并清空上方像素标记对应的存储空间；否则，不进行任何处理。
步骤105:对双路像素进行双路数据累加；
具体的，双路数据累加如图4所示，包括以下步骤
步骤105a 105b:判断是否左像素的灰度值小于阈值且右像素的灰度值大 于闽值，如果是，则将右像素灰度值和坐标值的乘积赋给第一累加器，并将右 像素的灰度值赋给第二累加器；否则，执行步骤105c;
步骤105c 105d:判断是否左像素的灰度值大于阈值且右像素的灰度值小 于阈值，如果是，则将左像素灰度值和坐标值的乘积与第一累加器的值进行累 加，之后用累加值更新第一累加器的值；并将,左像素的灰度值与第二累加器的 值进行累加，之后用累加值更新第二累加器的值；否则，执行步骤105e;
步骤105e 105f:判断是否左像素和右像素的灰度值均大于阈值，如果是， 则将左右像素灰度值和坐标值的乘积与第一累加器的值进行累加，之后用累加 值更新第一累加器的值；并将左右像素的灰度值与第二累加器的值进行累加， 之后用累加值更新第二累加器的值；否则，不进行任何处理；
这里，第一累加器用于对左右像素灰度值和坐标值的乘积进行累加；第二 累加器用于对左右像素的灰度值进行累加。
上述步骤中，步骤103、 104和105对于每对双路像素而言是并行实现的， 如此，可以大大提高处理速度。
执行完步骤103~105之后，对于左像素的灰度值小于预设阈值右像素的灰 度值大于预设阈值的，执行步骤107;对于左像素的灰度值大于预设阈值右像 素的灰度值小于预设阈值的，执行步骤108;对于左右像素的灰度值均大于预 设阈值的，执行步骤109。
步骤106:将当前两路像素均标记为背景像素， 一般可将当前两路像素分 别标记为零，并将当前两路像素的标记值赋给左标记参数和各自的上标记参数 组；
这里，对于左右像素来说，左像素和右像素均有上方像素，所以均对应有 上标记参数组；左像素有左边像素，而右像素的左边像素就是左像素，所以两 路像素只有左像素的一个左边像素，对应左标记参数。所述上标记参数组、左
标记参数的定义与步骤103q所述完全相同。
步骤107:判断当前左像素的左边像素是否有标记值，如果有，则执行步
骤108;否则，执行步骤109。
通常，也可以将像素标记为零看作是没有标记值，像素标记为非零看作是 有标记，因此，本步骤判断是否有标记值也可以是判断当前左像素的左边像素 的标记值是否非零。
步骤108:将累加器的值累加到等价标记值对应的数据存储器中，并将累 加器清零。
本步骤所述累加器包括用于对左右像素灰度值和坐标值的乘积进行累加的 第一累加器；以及用于对左右像素的灰度值进行累加的第二累加器。
步骤109:判断是否处理完整幅图像，如果处理完，则执行步骤IIO,否则 返回步骤101。
这里，可根据是否读到当前处理图像的结束标志来确定是否处理完该图像。 步骤110:按照公式(1 )将步骤105计算得到的灰度值和坐标值乘积的累 加值与灰度值的累加值相除，将得到的商作为光斑图像质心坐标值输出。
<formula>formula see original document page 16</formula> (1)
公式(1)中，/(x,y)表示输出图像数据的灰度值；xo、 yo为光斑图像质心的x、 y坐标值。
为实现上述方法，本发明还提出了一种双路质心跟随成像装置，如图5所 示，该双路质心跟随成像装置包括灰度值读取模块51、灰度值比较模块52、 双路像素数据处理模块53、背景像素处理模块54、第一判断模块55、存储模 块56、第二判断模块57以及光斑图像质心计算模块58。
其中，灰度值读取模块51用于同时读入两路像素的灰度值，并将读入的灰 度值送入灰度值比较模块52;这里，两路像素分别称为左像素和右像素。
灰度值比较模块52,用于将灰度值读取模块51发来的左像素和右像素的 灰度值，分别与预设阈值进行比较，并根据比较结果完成对两路像素的处理； 具体的，如果左像素和右像素的灰度值中有一个大于预设阈值，则进入双路像
素数据处理模块53，完成双路像素标记、双路数据等价合并和双路数据累加；
如果左像素和右像素的灰度值均小于预设阈值，则进入赋值模块54，标记当前
两路像素为背景像素，并将标记值赋给相应参数。
双路像素数据处理模块53,用于完成双路像素标记、双路数据等价合并和 双路数据累加，之后，对于两路像素的灰度值均大于预设阈值的，进入第二判 断模块57,对于两路像素中左像素的灰度值大于预设阈值的，将处理后数据发 送到存储模块56，对于两路像素中右像素的灰度值大于预设阈值的，将处理后 数据发送到第一判断模块55;
双路像素数据处理模块53进一步包括标记单元531、合并单元532和累加 单元533,其中，标记单元531用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结 果，为左像素和右像素进行标记；合并单元532用于根据左右像素灰度值与预 设闳值的比较结果，完成等价数据的合并；累加单元533用于根据左右像素灰 度值与预设阈值的比较结果，完成对左像素和/或右像素灰度值的累加、以及灰 度值和坐标值乘积的累加。
背景像素处理模块54，用于在左右像素灰度值均小于预设阈值时，标记当 前两路像素为背景像素，并将标记值赋给相应参数。
第一判断模块55,用于判断两路像素中左像素的左边像素是否有标记值， 在有标记值时，进入存储模块56;没有标记值时，进入第二判断模块57。
存储模块56,用于将累加器的值累加到等价标记值对应的数据存储器中， 并将累加器清零；
这里，所述的累加器包括用于对左右像素灰度值和坐标值的乘积进行累加 的第一累加器；以及用于对左右像素的灰度值进行累加的第二累加器。
第二判断模块57，用于判断整幅图像是否处理完，处理完的情况下，进入 光斑图像质心计算模块58,未处理完的情况下，再进入灰度值读取模块51,读 取下两路像素。
光斑图像质心计算模块58，用于在处理完整幅图像后，计算并输出光斑图 像质心的坐标值。
本发明的双路质心跟随成像方法及装置，可应用于很多设备中，例如大 面阵的星敏感器等，以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定 本发明的保护范围。
权利要求
1、一种双路质心跟随成像方法，其特征在于，该方法包括A、同时读入当前两路像素的灰度值，并将读入的两路像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，如果两路像素的灰度值中有一个大于预设阈值，则执行步骤B，否则执行步骤C；B、对双路像素数据进行双路像素标记、双路数据等价合并以及双路数据累加，之后，两路像素的灰度值均大于阈值的，执行步骤F，两路像素中左像素的灰度值大于阈值的，执行步骤E，两路像素中右像素的灰度值大于阈值的，执行步骤D；C、标记当前两路像素为背景像素，并将当前两路像素的标记值赋给相应参数；D、判断当前左像素的左边像素是否有标记，如果有，则执行步骤E，否则，执行步骤F；E、将累加器的值累加到等价标记值对应的数据存储器中；F、判断是否处理完整幅图像，如果处理完，则计算并输出光斑图像质心坐标值；否则，返回步骤A。
2、 根据权利要求1所述的双路质心跟随成像方法，其特征在于，步骤B 所述进行双路像素标记进一步包括Bll、判断是否左像素的灰度值小于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 右像素上方像素标记为背景像素，如果是，则将左像素标记为背景像素，右像 素标记为新标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B12;B12、判断是否左像素的灰度值小于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 右像素上方像素标记为非背景像素，如果是，则将左像素标记为背景像素，右 像素标记为上方像素的标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B13;B13、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 左像素左边像素标记为非背景像素，如果是，则将左像素和右像素标记相同的左边像素的标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B14;B14、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记为非背景像素，如果是, 则将左像素和右像素标记相同的上方像素的标记值，执行步骤B19;否则，执 行步骤B15;B15、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值大于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记也为背景像素，如果是， 则将左像素和右像素标记相同的新标记值，执行步骤B19;否则，执行步骤B16;B16、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于阈值，且 左像素左边像素标记为非背景像素，如果是，则将左像素标记为左边像素的标 记值，右像素标记为背景像素，执行步骤B19;否则，执行步骤B17;B17、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记为非背景像素，如果是， 则将左像素标记为上方像素的标记值，右像素标记为背景像素，执行步骤B19; 否则执行步骤B18;B18、判断是否左像素的灰度值大于阈值、右像素的灰度值小于阈值，且 左像素左边像素标记为背景像素、左像素上方像素标记也为背景像素，如果是， 则将左像素标记为新的标记值，右像素标记为背景像素，执行步骤B19;否则， 直接执行步骤B19;B19、将当前两路像素的标记值赋给各自的上标记参数组，并把右像素标 记值赋给左标记参数。
3、根据权利要求l或2所述的双路质心跟随成像方法，其特征在于，步骤 B所述进行双路数据等价合并进一步包括B21、判断左像素大于阈值时，左像素上方像素和左边像素是否均有标记 但标记不相等，如果是，则将左像素上方像素标记对应的存储空间的数据读出 累加到左边像素标记对应的存储空间，并清空上方像素标记对应的存储空间； 否则，执行步骤B22;B22、判断左像素和右像素均大于阈值时，是否左像素上方像素无标记， 且右像素上方像素有标记并与左像素的标记不相等，如果是，则将右像素上方 像素标记对应的存储空间的数据读出累加到左像素标记对应的存储空间，并清空上方像素标记对应的存储空间；否则，不进行任何处理。
4、 根据权利要求1所述的双路质心跟随成像方法，其特征在于，步骤B 所述进行双路数据累加进一步包括B31、判断是否左像素的灰度值小于阈值且右像素的灰度值大于阈值，如 果是，则将右像素灰度值和坐标值的乘积赋给第一累加器，并将右像素的灰度 值赋给第二累加器；否则，执行步骤B32;B32、判断是否左像素的灰度值大于阈值且右像素的灰度值小于阈值，如 果是，则将左像素灰度值和坐标值的乘积与第一累加器的值进行累加，并将左 像素的灰度值与第二累加器的值进行累加；否则，执行步骤B33;B33、判断是否左像素和右像素的灰度值均大于阈值，如果是，则将左右 像素灰度值和坐标值的乘积与第一累加器的值进行累加，并将左右像素的灰度 值与第二累加器的值进行累加；否则，不进行任何处理。
5、 一种双路质心跟随成像装置，其特征在于，该装置包括灰度值读取模 块、灰度值比较模块、双路像素数据处理模块、背景像素处理模块、第一判断 模块、存储模块、第二判断模块以及光斑图像质心计算模块；其中，灰度值读取模块，用于同时读入两路像素的灰度值，并将读入的灰度值送 入灰度值比较模块；灰度值比较模块，用于将灰度值读取模块发来的两路像素的灰度值，分别 与预设阈值进行比较，并根据比较结果完成对两路像素的处理；双路像素数据处理模块，用于完成双路像素标记、双路数据等价合并和双 路数据累加，之后，对两路像素的灰度值均大于预设阈值的，进入第二判断模 块，两路像素中左像素的灰度值大于预设阈值的，将处理后数据发送到存储模 块，两路像素中右像素的灰度值大于预设阈值的，将处理后数据发送到第一判 断模块； 背景像素处理模块，用于在左右像素灰度值均小于预设阈值时，标记当前 两路像素为背景像素，并将标记值赋给相应参数；第一判断模块，用于判断两路像素中左像素的左边像素是否有标记值； 存储模块，用于将累加器的值累加到等价标记值对应的数据存储器中，并 将累加器清零；第二判断模块，用于判断整幅图像是否处理完；光斑图像质心计算模块，用于在处理完整幅图像后，计算并输出光斑图像 质心的坐标值。
6、 根据权利要求5所述的双路质心跟随成像装置，其特征在于，所述双路 像素数据处理模块进一步包括标记单元、合并单元和累加单元；其中，标记单元，用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结果，为左像素和右像素进行标记；合并单元，用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结果，完成等价数 据的合并；累加单元，用于根据左右像素灰度值与预设阈值的比较结果，完成对左像 素和/或右像素灰度值的累加、以及灰度值和坐标值乘积的累加。
7、 根据权利要求5或6所述的双路质心跟随成像装置，其特征在于，所述累加器包括用于对左右像素灰度值和坐标值的乘积进行累加的第一累加器，以 及用于对左右像素的灰度值进行累加的第二累加器。
全文摘要
本发明公开了一种双路质心跟随成像方法，在处理整幅光斑图像时，每次同时读入当前两路像素的灰度值，并同时对两路像素的灰度值与预设阈值进行比较，两路像素中至少一个大于阈值时，执行双路数据标记、双路数据合并以及双路数据累加的过程，直到处理完整幅光斑图像后，输出得到光斑图像质心坐标值。本发明还同时公开了一种双路质心跟随成像装置，采用该方法及装置，能提高数据并行处理能力和数据处理速度。
文档编号G01B11/00GK101363718SQ200810222489
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者崔运东, 张广军, 樊巧云, 洁 江, 魏新国 申请人:北京航空航天大学