技术特征：
1.一种近距离激光通信跟踪中光斑精确定位的装置，其特征在于，包括顺序间隔设置的鱼眼镜头、窄带滤光片和成像探测器，成像探测器与处理器连接。2.根据权利要求1所述的近距离激光通信跟踪中光斑精确定位的装置，其特征在于，所述成像探测器采用cmos感光片。3.一种近距离激光通信跟踪中光斑精确定位的方法，包括权利要求1-2任意一项所述的近距离激光通信跟踪中光斑精确定位的装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)读取光斑图像：处理器读取成像探测器探测到特定波长的信标激光的成像光斑；2)直方图统计：处理器对成像光斑图像的0到255灰度等级进行统计，得到成像光斑图像的灰度值等级分布；3)设置阈值：根据步骤2)的灰度直方图等级分布，采用二次大津自动阈值算法确定阈值；4)判断光斑大小：根据步骤3)得到的阈值对图像进行二值化，统计值为255的光斑的像素个数，以像素个数为单位，确定光斑大小，作为判断光斑大小的依据；5)选择定位算法：根据光斑大小确定亚像素光斑定位算法，如果光斑背景灰度值小、目标灰度值高，而且目标的灰度分布为抛物面或高斯曲面，判断光斑的中心采用灰度重心法，假设：灰度图像i(i,j)中目标s的灰度重心如公式(1)所示：其中，w(i,j)为权值，i，j分别为像素点横纵坐标值，s为目标区域，x0和y0为灰度重心，实际图像中目标特征的情况复杂时，亮背景和暗目标、目标和背景的灰度值都比较高，采用改进的权值选取方法即阈值灰度重心法判断光斑的几何中心，将权值w(i,j)定义为如公式(2)所示：其中，t为区分目标和背景的阈值，i(i,j)为图像坐标(i，j)处的像素灰度值；当目标的特征是圆或椭圆时，采用椭圆拟合法确定光斑中心位置即对提取的目标边界的一组点进行椭圆最小二乘拟合，在椭圆拟合之前需对目标边缘信息进行提取，采用roberts算子对光斑图像进行边缘提取，roberts算子定义如公式(3)所示：其中，g为边缘点，f为像素点，i，j分别为像素的横、纵坐标，采用绝对差算法对公式(3)化简为公式(4)所示：g[f(i,j)]＝f(i+1,j+1)-f(i,j)+f(i,j+1)-f(i+1,j)(4)，其中，g为边缘点，f为像素点，i，j分别为像素的横、纵坐标，roberts梯度以[i-0.5,j-0.5]为中心，度量[i-0.5,j-0.5]点处45
°
和135
°
方向即相互正交的灰度变化，根据步骤3)确定阈值t，g[f(i,j)]＞t为阶跃状边缘点，在对光斑边缘信息获取的基础上，再拟合计算
得到光斑的亚像素位置中心坐标，基于椭圆拟合的激光光斑中心位置确定是依据最小二乘原理即残差平方和最小用椭圆来逼近激光光斑轮廓实现，椭圆方程的一般方程如公式(5)所示：ax2+bxy+cy2+dx+ey+1＝0(5)，其中，a，b，c，d，e为常量，x，y为激光光斑边缘坐标点,残差平方和函数为公式(6)所示：其中，a，b，c，d，e为常量，n为边缘像素点数，(x
i
,y
i
)为激光光斑边缘坐标点，q为残差平方和值，根据最小二乘原理，应有：由此得到包含5个方程和5个未知数的方程组，如下：通过求解方程组得到a，b，c，d，e五个常量参数的值，进而求出椭圆中心坐标，即：通过求解方程组得到a，b，c，d，e五个常量参数的值，进而求出椭圆中心坐标，即：6)得到光斑中心位置,完成定位。
技术总结
本发明公开了一种近距离激光通信跟踪中光斑精确定位的装置及方法。所述近距离激光通信跟踪中光斑精确定位的装置包括顺序间隔设置的鱼眼镜头、窄带滤光片和成像探测器，成像探测器与处理器连接。这种装置功能实现简单、系统工作稳定。这种方法能实现在不同通信距离下稳定、精准的跟踪。精准的跟踪。精准的跟踪。
技术研发人员：王琛 徐林 蒋祖运 蒋蔚 裘晓磊 曾亮
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十四研究所
技术研发日：2022.12.09
技术公布日：2023/3/24