[发明专利]一种多目标光纤位置精确检测系统及使用方法

权利要求书

1.一种多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于，设置在一个无外界光干扰的环境下，所述多目标光纤位置精确检测系统包括图像捕捉器、光源、图像采集系统，光纤光谱天文望远镜上的各光纤机器人均设置有圆形固定头，光纤的入射端设置于所述圆形固定头的圆心位置；所述光源均匀照射所述圆形固定头，所述图像捕捉器对所述圆形固定头组成的光纤安装平面进行图像采集，所述图像采集系统与所述光纤机器人、所述图像捕捉器连接，所述图像采集系统处理所述图像捕捉器采集的图像并将处理后的结果反馈到所述光纤机器人的控制器中。

2.如权利要求1所述的多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于，所述光纤安装平面与所述图像捕捉器视场中心线垂直设置。

3.如权利要求1所述的多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于，所述光源与所述圆形固定头的距离为3米，所述图像捕捉器与所述圆形固定头的距离为20米。

4.如权利要求1所述的多目标光纤位置精确检测系统，其特征在于，所述光纤机器人安装在焦面固定的孔位上且孔位的坐标是已知的且均匀分布，除边缘光纤机器人外，距离每光纤机器人的孔位圆心25.6mm处都相邻有6个均匀分布的光纤机器人；相邻两个光纤间的距离占据的像素点为所述圆形固定头圆半径的19到21倍；每个所述圆形固定头占据24x24个像素区域。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的多目标光纤位置精确检测系统的使用方法，其特征在于，包括步骤：

S1，对应所述圆形固定头布置所述图像捕捉器和所述图像采集系统，调节所述图像捕捉器使所述图像捕捉器的视场中心线垂直于所述光纤安装平面；

S2，将所述光源均匀照射在所述光纤安装平面上，从而点亮所述光纤安装平面，将所述图像捕捉器对焦至所述光纤安装平面上；

S3，通过所述图像采集系统对所述图像捕捉器采集到的原始图像进行图像处理得到光纤精确的像素坐标；

S4，重复所述步骤S3，多次测量目标位置与光纤机器人当前位置的偏差，反馈给控制系统进行多次逼近运动，最终实现光纤机器人对目标位置的精确定位。

6.如权利要求5所述的使用方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述图像处理过程包括步骤：

S31，图像预处理：对所述图像捕捉器采集到的原始图像进行中值滤波降噪以及顶帽滤波后进行二值化处理；

S32，图像分割：对所述步骤S31二值化处理后的图片使用sobel算子进行边缘检测，提取二值化处理后图片中的圆；

S33，快速随机霍夫算法检测圆：对所述步骤S32边缘检测后的图像进行快速找圆算法来寻找光纤圆心坐标；

S34，图像多目标匹配：采用最小二乘算法进行像素坐标与理论微米坐标的匹配，分别进行一次的粗匹配和一次精匹配，从而得到实际微米坐标。

7.如权利要求6所述的使用方法，其特征在于，在所述步骤S33中，所述快速找圆算法利用光纤机器人在焦面的排列特点进行处理；过程包括：先利用霍夫算法来检测出第一个圆，识别出第一个圆的圆心之后再对第一个圆圆心相邻位置六个方向距离第一个圆圆心半径20倍的50x50个像素区域内寻找下一个光纤位置，重复步骤直至找到全部的圆。

8.如权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述步骤S33中，捕捉到的原始图像中所述圆形固定头图像为圆形时，在所述光纤安装平面上建立平面坐标系，X轴和Y轴相互垂直；利用所述步骤S32中Sobel算子计算X，Y方向上的Sobel一阶导数得到梯度，

对于图像中灰度值不为0的点，由其梯度值作为斜率可以得到一条直线，设定一个累加器，当有直线相交于一点时对应该交点的累加器加一，并设定一个圆心阈值当某交点的累加器达到这个圆心阈值之后则该交点为找到的圆的圆心，最终在原始图像中画出筛选过后的圆并将对应的圆心半径坐标保存下来，并且记数器加1，一个圆检测结束。