高速激光光斑检测系统的设计与实现

李一芒; 盛磊; 陈云善

doi:10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.04.023

高级检索

ISSN 1001-3806CN 51-1125/TN 网站地图

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高速激光光斑检测系统的设计与实现

李一芒 , 盛磊 , 陈云善

文章导航 > 激光技术 > 2015 > 39(4): 533-536

引用本文:

Citation:

高速激光光斑检测系统的设计与实现

1.
中国科学院长春光学精密机械及物理研究所, 长春 130033

作者简介: 李一芒(1986-),男,博士,助理研究员,主要从事数字图像处理方面的研究。E-mail:liyimangkjd@126.com.

中图分类号: TN911.73

Design and implementation of high-speed laser spot detection systems

1.
Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
CLC number: TN911.73

摘要: 为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。
- 图像处理 /
- 激光通信 /
- 现场可编程门阵列 /
- 方位滤波器 /
- 实时处理
Abstract: In order to realize beacon acquisition, tracking and pointing(ATP) of laser communication, a high speed laser spot detection system was designed based on field-programmable gate array and embedded image processing technology. Laser spots of targets in the sequence images with 300pixel300pixel resolution and 1000Hz frame rate were extracted. 1-D filtering operator position filter was used to process the images and the hardware was implemented at the same time. After filtering, threshold segmentation, morphological opening operation and connected region analysis, centroid position information of laser spot were extracted. The experimental results show that the system is capable of real-time processing of high-frame rate images containing targets' laser spot. The extracting frequency of target centroid can meet the requirement of the dynamic link setup of laser communication.
- image processing /
- laser communication /
- field-programmable gate array /
- local filter /
- real-time processing

[1]	GREGORY M, HEINE F, KAMPFNER H, et al. Commercial optical inter-satellite communication at high data rates[J]. Optical Engineering,2012,53(3):031202.
[2]	SOVA R M, SLUZ J E, YOUNG D W, et al. 80Gb/s free-space optical communication demonstration between an aerostat and a ground terminal[J].SPIE, 2006,6304:630414.
[3]	HU Z,JIANG H L,TONG S F, et al. Research on ATP system technology of laser communication terminal in space[J]. Acta Armamentarii,2011,32(6):752-757(in Chinese).
[4]	LI X. Optimization research on link and communication performance for intersatellite laser communications[D].Harbin:Harbin Institute of Technology,2013:1-6(in Chinese).
[5]	ZHANG H Zh,YAO M, LI P, et al. Research of image processing method of far-field laser spots[J]. Laser Technology,2013,37(4):460-463(in Chinese).
[6]	LIU H L,HOU W,FAN Y L, et al. An improved algorithm of laser spot center location[J].Computer Measurement Control,2014,22(1):139-141(in Chinese).
[7]	SUN J P,JIANG J. PURE-LET-based fast denoising algorithm for laser spot imagery[J].Journal of China Coal Society,2013,9(9):1710-1714(in Chinese).
[8]	SHAO W B. Research on the optimization design for the facular image processing algorithm in satellite optical communications[D].Harbin:Harbin Institute of Technology,2013:22-36(in Chinese).
[9]	LU N,KE X Z,ZHANG H. Research on APT coarse tracking in free-space laser communication[J].Infrared and Laser Engineering,2010,39(5):943-949(in Chinese).
[10]	CHENG Y. Research on laser spot tracking sysyem for space laser communication[D].Changchun:Changchun University of Science and Technology,2012:12-37 (in Chinese).
[11]	XU W Y,BAI T Z,LIU Y, et al.Real-time laser facula detection based on top-three-neighborhood-region continuous-pixels numbering[J].Acta Optica Sinica,2013,33(12):138-143(in Chinese).

[1]	孙颖馨 . 基于FPGA红外成像光谱数据处理系统研究. 激光技术, 2019, 43(6): 763-767. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.06.006
[2]	李文龙 , 戈海龙 , 任远 , 成巍 . 图像处理技术在激光熔池温度检测的应用. 激光技术, 2018, 42(5): 599-604. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.004
[3]	张海庄 , 姚梅 , 雷萍 , 李鹏 , 曾庆平 . 远场激光光斑图像处理方法研究. 激光技术, 2013, 37(4): 460-463. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.04.010
[4]	顾国庆 , 王开福 , 燕新九 . 基于同态滤波的电子散斑干涉图像处理. 激光技术, 2010, 34(6): 750-752,797. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.009
[5]	汤敏 , 王惠南 . 激光扫描共聚焦显微镜图像的计算机处理. 激光技术, 2007, 31(5): 558-560.
[6]	冯煦 , 张瑞瑛 , 周萍 , 李松 . 大功率半导体线激光图像处理方法研究. 激光技术, 2010, 34(5): 624-627. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.013
[7]	苏平 , 牛燕雄 , 李大乾 , 牛海莎 , 李易难 , 张超 . 基于面阵CCD的激光告警系统的图像采集与处理. 激光技术, 2013, 37(3): 394-399. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.028
[8]	未永飞 , 杜正春 , 姚振强 . 中值滤波在激光雷达点云数据预处理中的应用. 激光技术, 2009, 33(2): 213-216.
[9]	时颖 , 句爱松 , 乐燕芬 . 基于FPGA的外差干涉信号处理方法. 激光技术, 2012, 36(2): 221-224. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.02.020
[10]	张怡霄 , 杜惊雷 , 高福华 , 姚军 , 曾阳素 , 郭永康 . 分数域啁啾滤波及其在数字图像处理中的应用. 激光技术, 2003, 27(1): 78-80.
[11]	邱小倩 , 乐燕芬 , 王静 . 基于FPGA的插频式外差干涉信号处理方法. 激光技术, 2011, 35(2): 199-201,205. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.016
[12]	李芮 , 李晓 , 王志斌 , 黄艳飞 , 王耀利 , 张瑞 . 阵列探测器在成像光谱偏振探测技术中的应用. 激光技术, 2014, 38(6): 822-825. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.06.021
[13]	李蕾 , 臧景峰 . 双狭缝扫描法测量激光光束质量. 激光技术, 2015, 39(6): 845-849. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.024
[14]	雷选华 , 杨克成 . 一种基于FPGA水下激光成像系统的同步控制器. 激光技术, 2010, 34(5): 682-685. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.O5.029
[15]	雷建设 , 黄肇明 , 郭振华 . 卫星激光通信中光纤放大器的应用研究. 激光技术, 2001, 25(5): 378-381.
[16]	王其华 , 叶苗 . 基于裂变自举粒子滤波的红外目标跟踪处理. 激光技术, 2011, 35(1): 141-144. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.01.038
[17]	曹国强 , 刘禹廷 , 王琳霖 . 改进非下采样轮廓波在散斑条纹中的滤波处理. 激光技术, 2019, 43(2): 269-274. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.02.022
[18]	徐山河 , 肖沙里 , 王珊 , 彭帝永 . 基于声光调制的逆向调制光通信系统研究. 激光技术, 2015, 39(5): 598-602. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.004
[19]	邓荣 , 饶炯辉 , 张晓晖 , 高巍 , 魏巍 . 水下光通信防恶性码卷积码设计. 激光技术, 2011, 35(2): 222-225. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.02.022
[20]	徐建才 , 张逸新 , 朱焯炜 , 魏柏林 , 王建宇 , 贾建军 . 大气湍流对单光子通信中光子态的影响. 激光技术, 2010, 34(6): 839-842. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.06.032

点击查看大图

计量

文章访问数: 5768
HTML全文浏览量: 2948
PDF下载量: 780
被引次数: 0

高速激光光斑检测系统的设计与实现

作者简介: 李一芒(1986-),男,博士,助理研究员,主要从事数字图像处理方面的研究。E-mail:liyimangkjd@126.com

1. 中国科学院长春光学精密机械及物理研究所, 长春 130033

收稿日期: 2014-06-19
录用日期: 2014-07-11
网络出版日期: 2015-07-25

关键词:

摘要: 为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。