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用模板匹配法选取光斑质心探测窗口
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2009-07-14
万物死
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根据Hartman传感器探测人眼波像差时的光斑特点, 提出了模板匹配法选取光斑窗口的质心探测方法。本方法与P rieto 的质心探测方法相比, 提高了质心探测精度。对光斑阵列的仿真计算结果表明,用本文提出的方法质心探测误差的rm s值降低了53. 7 %。另外, 本方法还避免了P rieto 方法中多次迭代的质心计算, 减少了运算量。
用于探测人眼波像差的光信号来自人眼的反射光, 光信号较弱。Hartm an 传感器由于其光能利用率高, 通常可在弱光条件下工作, 因此是目前探测人眼波像差的主流形式。在Hartm an 传感器中, 通常采用精度高、量子效率高和可靠性高的CCD 相机作为探测器件[ 1 ] , 探测光斑阵列的各光斑质心位置。波像差的探测精度依赖于子孔径光斑的质心探测和计算精度[ 2 ]。关于CCD 相机产生质心探测误差的各种因素及其造成的质心探测误差已经有较详细的分析[3～ 4 ]。由于用CCD 作探测器件, 那么存在的光子噪声、读出噪声和由目标背景、杂散光、以及电路直流偏置等原因引起的背景噪声都会产生质心探测误差。光斑质心探测窗口大于光斑部分, 只是增加噪声。只有当探测窗口尺寸与光斑完全吻合时, 探测窗口引起的质心探测误差最小。因此, 探测窗口选取对质心探测精度的影响十分重要。P rieto 等人[ 5 ]报道了逐步缩小探测窗口尺寸的质心探测方法, 但该方法有时会出现光斑的一小部分在探测窗口之外, 影响了质心探测精度。
本文对P rieto 等人的方法进行了分析, 并根据Hartm an 传感器探测人眼波像差时光斑的特点, 提出用模板匹配法选取光斑探测窗口, 实现质心探测。模板匹配法是一种检测图像中的线条、曲线、图案的有效方法[ 6 ]。与P rieto 的方法相比较, 本文提出的方法有探测精度高和运算量少的特点。
用于探测人眼波像差的光信号来自人眼的反射光, 光信号较弱。Hartm an 传感器由于其光能利用率高, 通常可在弱光条件下工作, 因此是目前探测人眼波像差的主流形式。在Hartm an 传感器中, 通常采用精度高、量子效率高和可靠性高的CCD 相机作为探测器件[ 1 ] , 探测光斑阵列的各光斑质心位置。波像差的探测精度依赖于子孔径光斑的质心探测和计算精度[ 2 ]。关于CCD 相机产生质心探测误差的各种因素及其造成的质心探测误差已经有较详细的分析[3～ 4 ]。由于用CCD 作探测器件, 那么存在的光子噪声、读出噪声和由目标背景、杂散光、以及电路直流偏置等原因引起的背景噪声都会产生质心探测误差。光斑质心探测窗口大于光斑部分, 只是增加噪声。只有当探测窗口尺寸与光斑完全吻合时, 探测窗口引起的质心探测误差最小。因此, 探测窗口选取对质心探测精度的影响十分重要。P rieto 等人[ 5 ]报道了逐步缩小探测窗口尺寸的质心探测方法, 但该方法有时会出现光斑的一小部分在探测窗口之外, 影响了质心探测精度。
本文对P rieto 等人的方法进行了分析, 并根据Hartm an 传感器探测人眼波像差时光斑的特点, 提出用模板匹配法选取光斑探测窗口, 实现质心探测。模板匹配法是一种检测图像中的线条、曲线、图案的有效方法[ 6 ]。与P rieto 的方法相比较, 本文提出的方法有探测精度高和运算量少的特点。
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