[发明专利]一种测试光纤陀螺去耦系数的设备及测试方法

权利要求书

1.一种测试光纤陀螺去耦系数的测试方法，其设备包括：激光器、测试装置、 转台运动采集卡、485接口、数据分析系统、图像采集卡、高速摄像机、投影 屏幕，其特征在于，根据所述的激光器发射出的激光照射到被测设备后产生 反射，反射光在幕布上形成极小圆斑，高速摄像机实时获取光斑在幕布上的 运动轨迹图像，并将图像传输到计算机数据分析系统，当被测设备在方位、 俯仰轴产生运动时，光斑在幕布上形成与被测设备运动参数及运动精度相对 应的运动轨迹，计算机分析系统通过对获取的高速图像序列中的光斑进行分 割、识别和跟踪，在时间方向上对圆斑的运动曲线进行拟合，然后基于拟合 曲线计算出运动信息，结合转台运动信息，计算出各种待测光纤陀螺的性能 参数，本方法包括以下主要步骤：

(1)光斑目标自动识别与连续跟踪：设计光斑目标自动识别与跟踪技术 方案；

(2)图像预处理：对所获取的红外图像进行图像增强处理，达到抑制噪 声，增强目标的目的，便于后续的图像分割处理，为了保证处理的实时性， 算法应简单高效，这里拟采用“+”形中值滤波方法；

设f(i，j)为输入图像中的某象素的灰度值，采用“+”形中值滤波器滤波 后图像中相应象素的灰度值y(i，j)为

y(i，j)＝f(i，j)-f′(i，j)

其中f′(i，j)为窗口内灰度值的中值，

f′(i，j)＝med{f(i-N，j)，Λ，f(i，j)，Λ，f(i+N，j)；f(i，j-N)，Λ，f(i，j)，Λ，f(i，j+N)}

N为滤波半径，med{·}为取中值运算；

(3)自适应目标分割，经过去噪预处理后，接下来的任务是从中分割出可 能的目标像素点，由于光斑目标与背景的对比度较高，且一般是均匀背景， 所以本方案采用的是基于全局图像统计特性通过图像均值和方差的自适应门 限分割算法，

设输入图像为f_H(i，j，k)，门限处理后的图像为g(i，j，k)，门限值为Th(k)， 则有

g(i,j,k)=fH(i,j,k)fH(i,j,k)≥Th(k)0fH(i,j,k)πTh(k)]]>

式中，Th(k)是随序列图像的变化而自适应的改变，即：

Th(k)＝mean(k)+λ×var(k)

其中，λ为权值，一般取λ＝3～5分别表示第k帧去噪后的图像灰度均值 和方差，设输入图像的大小为N₁×N₂，则图像均值和方差可表示为：

mean(k)=1N1×N2Σi=0N1-1Σj=0N2-1(fH(i,j,k))]]>

var(k)=1N1×N2Σi=0N1-1Σj=0N2-1[fH(i,j,k)-mean(k)]2]]>

(4)目标识别技术，选择如下的光斑识别用特征：潜在目标区域的面积、 潜在目标区域的圆度、潜在目标区域的质心坐标、潜在目标区域平均灰度 值、潜在目标区域帧间运动速度、潜在目标区域对比度；

(5)光斑目标连续跟踪，激光器发射出的激光照射到被测设备后产生反 射，反射光在幕布上形成一小圆斑，该圆斑为小目标或者斑点目标，在光斑 目标的跟踪可以采用自适应质心跟踪法，

目标质心估计由下式计算：

x^c=Σf1(i,j,k)·iΣf1(i,j,k)]]>y^c=Σf1(i,j,k)·jΣf1(i,j,k)]]>

表示目标质心x坐标估计值，表示目标质心y坐标估计值

f₁(i，j，k)为预处理后的图像，求和运算是在整个跟踪窗口内进行，目标是 激光器产生的激光照射到被测设备上的镜面上在屏上产生的光斑，运动轨迹 可以自行设定，采用本方法的目标分割和识别方法获得目标的位置初值，描 绘其真实运动轨迹，目标开始在图像平面上做匀速运动，之后逐渐加速并改 变其运动方向试图逃逸探测视场，采用自适应目标跟踪方法得到的目标位置 估计值(x，y)与真实值的比较进而得出结果。