基于图像的激光光斑识别和特性分析

论文摘要

在空间光通信中,激光光束的传输受到各种噪声和大气湍流的影响。采用图像处理的方法对接收端激光光斑进行研究,能够为空间光通信中激光光束的传输特性提供数据与参考。本文主要研究了空间光通信中激光光斑的识别算法与光斑特性。论文首先对激光在湍流大气中的传输特性进行理论分析。然后根据近场光斑和远场光斑的不同特点,提出了相应的处理方案。在近场实验中,首先采用减背景法或最小二乘约束复原法对激光光斑图像进行预处理,然后对图像进行阈值分割和轮廓提取,从而确定光斑区域。针对远场实验获得的激光光斑图像,采用了两种基于激光光斑图像的图像处理算法:自适应阈值分割法,模糊阈值分割法。这些算法主要解决远场实验激光光斑图像中背景复杂、光斑内部有阴影的问题。最后,对光斑亮度、光斑质心、对比度等激光光斑参数进行计算,并分析了激光光斑特性。实验结果表明,本文提出的方案可以准确识别激光光斑并为空间光通信传输提供了参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本文主要内容
• 第二章 激光在大气湍流中的传输特性
• 2.1 大气湍流中光场分布与畸变
• 2.2 激光光斑特性参数
• 2.3 激光光斑漂移特性分析
• 2.4 激光光斑闪烁特性分析
• 第三章 近场激光光斑识别算法
• 3.1 激光光斑图像预处理
• 3.2 阈值分割
• 3.3 轮廓提取及筛选
• 3.4 实验结果与分析
• 第四章 远场激光光斑识别算法
• 4.1 自适应阈值分割法
• 4.2 模糊阈值分割法
• 4.3 实验结果与分析
• 第五章 实验过程与分析
• 5.1 实验过程
• 5.2 激光光斑参数计算
• 5.3 激光光斑特性分析
• 5.4 程序界面与功能
• 结论
• 致谢
• 参考文献