CN103017654B - 一种光斑图像多路质心定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光斑图像多路质心定位方法，该方法包括：将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。本发明还同时公开了一种光斑图像多路质心定位装置，采用本发明的光斑图像多路质心定位方法和装置，能够在更大尺寸的光斑图像中快速定位质心坐标，大大提高了质心定位的速度。

Description

一种光斑图像多路质心定位方法及装置

技术领域

本发明涉及光斑图像处理技术，具体涉及一种光斑图像多路质心定位方法及装置。

背景技术

光斑图像是机器视觉和模式识别中常见的图像信息，光斑质心是光斑图像的特征，光斑质心被广泛应用于机器视觉中的目标跟踪、视觉检测中高精度三维测量的特征点提取、空间应用的深空激光通讯中激光光斑中心的定位、姿态测量部件星敏感器的星点定位、太阳敏感器的太阳光斑定位。

为了在实时性要求较高的视觉动态跟踪、测量及小型化要求的空间应用中，能提高光斑图像质心定位中的数据处理速度和抗噪声能力，并实现对任意大小的任意多个光斑图像进行处理，在中国专利号为200610161802.6，发明名称为“快速高精度光斑图像质心定位方法及装置”的专利中，提出了一种质心跟随成像方法，该方法通过判断并标记属于同一个光斑的像素，并进行一阶距计算，利用现场可编程门列阵(Field Programmable Gate Array，FPGA)的并行处理特点，在扫描一帧图像的同时进行实时的光斑图像定位，可使图像实时更新，质心数据也跟随着实时更新。

为了提高数据并行处理能力和数据处理速度，使仪器设备适用于更大面阵图像传感器，在中国专利号为200810222489.1，发明名称为“一种双路质心跟随成像方法及装置”的专利中，提出了一种双路质心跟随成像的方法，该方法在处理整幅光斑图像时，每次同时读入当前相邻奇偶两路像素的灰度值，并同时对两路像素的灰度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果完成对两路像素的处理，得到的光斑图像质心坐标值。

但是，目前相邻奇偶两路的质心跟随成像方法依赖于特定的像素读出方式，这种方式仅适用于使用了互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor，CMOS)为加工工艺的、型号为LUPA-4000的图像传感器芯片，对于其他形式的双路输出，该方法并不能应用，因此该方法的适用范围非常小。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光斑图像多路质心定位方法及装置，能够在更大尺寸的光斑图像中快速定位质心坐标，大大提高了质心定位的速度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种光斑图像多路质心定位方法，该方法包括：

将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；

对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；

依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。

上述方案中，所述光斑信息包括灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数；

相应的，所述保存为：将每个光斑或每个光斑部分所得到的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数分别存储于四个存储器中。

上述方案中，所述对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存包括：

读取当前像素的灰度值，判断当前像素的灰度值是否大于预设阈值，若判断的结果为是，则继续判断当前像素左方像素的标记和当前像素上方像素的标记是否都为零；否则，将当前像素的标记写为零，累加器清零，将累加器中的值存入地址为零的数据存储器中；

判断当前像素左方像素的标记和当前像素上方像素的标记是否都为零，若判断的结果为是，则将当前像素的标记记为一个新标记，并将新标记写入当前像素的行标记缓存；四个累加器分别赋值为灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、新标记的像素个数，将累加器中的值分别存入地址为新标记的四个数据存储器中；否则，继续判断当前像素左方像素的标记是否为零且当前像素上方像素的标记是否大于零；

判断当前像素左方像素的标记是否为零且当前像素上方像素的标记是否大于零，若判断的结果为是，则复制当前像素上方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素上方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素上方像素标记对应的存储空间中的数据读出分别累加到当前像素标记对应的存储空间中，将累加器中的值分别存入以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，继续判断当前像素左方像素的标记是否大于零且当前像素上方像素的标记是否等于零；

判断当前像素左方像素的标记是否大于零且当前像素上方像素的标记是否等于零，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，继续判断当前像素左方像素的标记值是否等于当前像素上方像素的标记值；

判断当前像素左方像素的标记是否等于当前像素上方像素的标记，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，继续判断当前像素左上方像素的标记是否大于零；

判断当前像素左上方像素的标记是否大于零，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素上方像素标记对应的存储空间中的数据分别累加到当前像素标记对应的存储空间中，清空当前像素上方像素标记对应的存储空间，将累加器中的值分别存入以当前像素的标记为地址的数据存储器中。

上述方案中，若处理至每行的最后一个像素，则将当前像素的标记写入当前像素的列标记缓存。

上述方案中，所述依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理包括：

判断左列标记缓存中当前标记的上方标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记的上方标记是否大于零，若判断的结果为是，则继续判断左列标记缓存中当前标记是否等于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零；否则，则左列标记缓存和右列标记缓存数据读取完毕，数据融合处理结束；

判断左列标记缓存中当前标记是否等于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零，若判断的结果为是，则将当前标记右上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记值左上方像素标记对应的存储空间，清空当前标记右上方像素标记对应的存储空间；否则，继续判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零；

判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零，若判断的结果为是，则将当前标记右上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记左方像素标记对应的存储空间，清空当前标记右上方像素标记对应的存储空间；否则，继续判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否大于零；

判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否大于零，若判断的结果为是，则将当前标记值左上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记右方像素标记对应的存储空间，清空当前标记左上方像素标记对应的存储空间；否则，则左列标记缓存和右列标记缓存数据读取完毕，数据融合处理结束。

本发明还提供了一种光斑图像多路质心定位装置，该装置包括像面划分模块、光斑处理模块、光斑融合模块和质心计算模块；其中，

所述像面划分模块，用于将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；

所述光斑处理模块，用于对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；

所述光斑融合模块，用于依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

所述质心计算模块，用于根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。

上述方案中，所述光斑融合模块具体用于判断左列标记缓存和右列标记缓存中当前标记、当前标记的上方标记是否大于零，根据判断结果，将标记对应的存储空间的数据合并。

上述方案中，所述光斑融合模块包括判断模块和合并模块；其中，

所述判断模块，用于判断左列标记缓存和右列标记缓存中当前标记、当前标记的上方标记是否大于零，并将判断结果发送给合并模块；

所述合并模块，用于根据判断模块发来的判断结果，将标记对应的存储空间的数据合并。

上述方案中，所述光斑处理模块包括灰度值读取模块、第一数据处理模块和第一计算模块；其中，

所述灰度值读取模块，用于同时读取当前左路和右路像素的灰度值，将读取的灰度值送入第一数据处理模块；

所述第一数据处理模块，用于将灰度值读取模块发来的当前像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果对当前像素进行标记，将对应标记存入行标记缓存器或列标记缓存器，累加器分别赋值并将累加器中的值存入对应的数据存储器；

所述第一计算模块，用于计算并存储像素灰度值和x坐标值乘积的累加值、像素灰度值和y坐标值乘积的累加值和相同标记的像素个数。

本发明提供的光斑图像多路质心定位方法及装置，将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。通过本发明的技术方案，能够在更大尺寸的光斑图像中快速定位质心坐标，大大提高了质心定位的速度。

另外，受电荷耦合型图像传感器(Charge Coupled Device，CCD)的工艺所限，CCD的像素单元只能逐个输出，因此，大多数CCD的并行输出是按两路或四路的方式输出的，本发明的技术方案正好能够为大多数具备双路输出或四路输出的CCD所适用，例如FTT1010M等等，适用范围更广。

附图说明

图1为本发明像面中光斑位置示意图；

图2为本发明光斑图像多路质心定位方法的实现流程示意图；

图3为本发明光斑图像多路质心定位方法的具体实现流程示意图；

图4为本发明中单路质心跟随成像方法流程示意图；

图5为本发明中对数据进行融合处理的流程示意图；

图6为本发明光斑图像多路质心定位装置的组成结构示意图；

图7为本发明装置中光斑处理模块的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：将整幅光斑图像分为两个或四个子像面，对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理第一类光斑，得到第一类光斑的质心信息并保存；对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理第二类光斑的一部分，得到第二类光斑各部分的质心信息并保存；依次对两两对称的子像面进行光斑融合。

其中，所述质心信息包括灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数；相应的，将每个光斑或每个光斑部分所得到的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数分别存储于四个存储器中；

一般，可将整幅光斑图像分为左、右两个子像面，或分为上、下两个子像面；或者，分为左上、右上、左下、右下四个子像面；所述两两对称的子像面可以是左和右子像面、或上和下子像面、或左上和右上子像面、或左下和右下子像面、或左上和左下子像面、或右上和右下子像面；

所述依次对两两对称的子像面进行光斑融合为：如果有两个子像面，则对两个子像面进行光斑融合；如果有四个子像面，则先对两个对称子像面如左上和右上子像面、以及左下和右下子像面进行光斑融合；再对另两个对称子像面如左上和左下子像面、以及右上和右下子像面进行光斑融合。

图1为本发明像面中光斑位置示意图，其中，图1中2N×2N的方框为一个像面，像面中灰色标出的部分为光斑，图1的像面中包括三个光斑：光斑11、光斑12和光斑13。如图1所示，像面中的光斑位置分为两类：第一类，光斑位置完全位于一个子像面中，如位于像面的左半边或右半边，如图1中的光斑11或光斑13所示；第二类，光斑位置位于像面中心线附近，光斑的一部分位于一个子像面中，如像面的左半边，另一部分位于另一个子像面中，如像面的右半边，如图1中的光斑12所示。

这里，可将像面的左半边、像面的右半边分别称为第一子像面、第二子像面；或将像面的上半边、像面的下半边分别称为第一子像面、第二子像面。

对于划分两个子像面的情况，分别对第一子像面和第二子像面采用单路质心跟随成像的方法处理第一类光斑，得到第一类光斑的质心信息，包括灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数；第二类光斑被分为两部分，分别位于两个子像面，每个光斑部分分别采用单路质心跟随成像的方法处理，得到每个光斑部分的质心信息，包括灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成每个光斑部分的像素个数，将不同光斑不同部分的质心信息分别存入四个存储器中，通过光斑融合方法，将第二类光斑在第一子像面和第二子像面的质心信息进行融合，通过计算得到光斑图像质心坐标值，并将坐标值输出。

对于划分四个子像面的情况，与划分两个子像面的处理方法类似，分别对四个子像面采用单路质心跟随成像的方法处理第一类光斑的质心信息，包括灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数；第二类光斑被分为两部分或多部分，每个光斑部分同样分别采用单路质心跟随成像的方法处理得到灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成每个光斑部分的像素个数，对应于不同光斑不同部分的质心信息分别将四个结果存入四个存储器中，只是在光斑融合的时候，在两个对称子像面融合之后，再进行另两个对称子像面的融合即可。

本发明光斑图像多路质心定位方法实现流程如图2所示，包括：

步骤200：将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；

步骤201：对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；

步骤202：依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

步骤203：根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。

下面以划分左右两个子像面的情况为例，结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。本实施例中，光斑图像的左半边像面为第一子像面，光斑图像的右半边像面为第二子像面。

图3为本发明光斑图像多路质心定位方法的具体实现流程示意图，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：同时读取当前光斑图像的左路和右路像素的灰度值；

这里，若整幅光斑图像包含2N×2N个像素，则第一子像面包含了N×2N个像素，第二子像面包含了N×2N个像素；

所述同时读取左路和右路像素的灰度值为：对于左路，从第一行开始，列坐标从1开始逐像素加1直至N；对于右路，从第一行开始，列坐标从2N开始逐像素减1直至N+1。

步骤302：将读取的像素的灰度值与预先设定的阈值比较，根据比较结果对当前像素进行标记，累加器分别赋值并将累加器中的值存入对应的数据存储器；

这里，步骤302为单路质心跟随成像的方法，具体的，所述单路质心跟随成像的方法如图4所示，包括以下步骤：

步骤302a～302c：判断当前像素的灰度值是否大于预设阈值，若判断的结果为是，则执行步骤302d～302p；否则，将当前像素的标记写为零，四个累加器清零，将累加器中的值存入地址为零的数据存储器中，执行步骤302q；

其中，若当前像素的灰度值小于等于阈值，则将当前像素的标记记为零，对应于当前像素的行标记缓存清零，同时灰度累加器清零，灰度加权行坐标累加器清零，灰度加权列坐标累加器清零以及像素个数累加器清零，最后将四个累加器的值分别存入以地址为零的四个数据存储器中。

步骤302d～302f：判断当前像素左方像素的标记和当前像素上方像素的标记是否都为零，若判断的结果为是，则将当前像素的标记记为一个新标记，并将新标记写入当前像素的行标记缓存；同时四个累加器分别赋值为灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、新标记的像素个数，将累加器中的值分别存入地址为新标记的四个数据存储器中，执行步骤302q；否则，执行步骤302g；

步骤302g～302i：判断当前像素左方像素的标记是否为零且当前像素上方像素的标记是否大于零，若判断的结果为是，则复制当前像素上方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素上方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素上方像素标记对应的存储空间中的数据读出分别累加到当前像素标记对应的存储空间中，将累加器中的值分别存入以当前像素标记为地址的数据存储器中，执行步骤302q；否则，执行步骤302j；

步骤302j～3021：判断当前像素左方像素的标记是否大于零且当前像素上方像素的标记是否等于零，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中，执行步骤302q；否则，执行步骤302m；

步骤302m：判断当前像素左方像素的标记是否等于当前像素上方像素的标记，若判断的结果为是，执行步骤302k；否则，执行步骤302n；

步骤302n：判断当前像素左上方像素的标记是否大于零，若判断的结果为是，执行步骤302k；否则，执行步骤302o～302p：复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素上方像素标记对应的存储空间中的数据分别累加到当前像素标记对应的存储空间中，清空当前像素上方像素标记对应的存储空间，将累加器中的值分别存入以当前像素的标记为地址的数据存储器中，执行步骤302q；

步骤302q：判断是否处理至每行的最后一个像素，若判断的结果为是，执行步骤302r：则将当前像素的标记记入当前像素的列标记缓存；否则，执行步骤302s；

步骤302s：判断是否所有像素处理完毕，若判断的结果为是，执行步骤302t：结束当前处理进程；否则，继续执行步骤302a，直到所有像素处理完毕为止。

步骤303：同时读取并比较左列标记缓存和右列标记缓存中的对应的数据，根据比较结果对数据进行融合处理；

具体的，对数据进行融合处理如图5所示，包括以下步骤：

步骤303a：判断左列标记缓存中当前标记的上方标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记的上方标记是否大于零，若判断的结果为是，执行步骤303b：否则，执行步骤303h：左列标记缓存和右列标记缓存数据读取完毕，数据融合处理结束；

步骤303b～303c：判断左列标记缓存中当前标记是否等于零且右列标记缓存中当前标记值是否等于零，若判断的结果为是，将当前标记右上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记左上方像素标记对应的存储空间，清空当前标记右上方像素标记对应的存储空间，执行步骤303h；否则，执行步骤303d；

步骤303d～303e：判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零，若判断的结果为是，则将当前标记右上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记左方像素标记对应的存储空间，清空当前标记右上方像素标记对应的存储空间，执行步骤303h；否则，执行步骤303f；

步骤303f～303g：判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否大于零，若判断的结果为是，则将当前标记左上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记右方像素标记对应的存储空间，清空当前标记左上方像素标记对应的存储空间，执行步骤303h；否则，执行步骤303h：左列标记缓存和右列标记缓存数据读取完毕，融合处理结束。

步骤304：计算标记相同的像素的灰度值和坐标值乘积的累加值与灰度值的累加值之商，得到光斑图像质心坐标值并将坐标值输出；

这里，将标记相同的像素的灰度值和坐标值乘积的累加值与灰度值的累加值做除法，得到每个光斑的质心坐标。如公式(1)所示。

$x_0=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)x}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)},y_0=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)y}{\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(x,y)}---\left(1\right)$

公式(1)中，F(x，y)表示位于第y行第x列的像素的灰度值；x₀、y₀为光斑图像质心的坐标值。

为实现上述方法，本发明还提出了一种光斑图像多路质心定位装置，如图6所示，该装置包括像面划分模块61、光斑处理模块62、光斑融合模块63和质心计算模块64；其中，

所述像面划分模块61，用于将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；

所述光斑处理模块62，用于对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；

所述光斑融合模块63，用于依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；具体的，所述光斑处理模块62可以包括左路光斑处理模块和右路像面处理模块；

所述质心计算模块64，用于根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。

所述光斑融合模块63具体用于判断左列标记缓存和右列标记缓存中当前标记、当前标记的上方标记是否大于零，根据判断结果，将标记对应的存储空间的数据合并。

进一步的，所述光斑融合模块63包括判断模块631和合并模块632；其中，

所述判断模块631，用于判断左列标记缓存和右列标记缓存中当前标记、当前标记的上方标记是否大于零，并将判断结果发送给合并模块；

所述合并模块632，用于根据判断模块631发来的判断结果，将标记对应的存储空间的数据合并。

进一步的，所述光斑处理模块62的组成结构如图7所示，包括灰度值读取模块71、第一数据处理模块72和第一计算模块73；其中，

所述灰度值读取模块71，用于同时读取当前左路和右路像素的灰度值，将读取的灰度值送入第一数据处理模块72；

所述第一数据处理模块72，用于将灰度值读取模块71发来的当前像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果对当前像素进行标记，将对应标记存入行标记缓存或列标记缓存，累加器分别赋值并将累加器中的值存入对应的数据存储器；

所述第一计算模块73，用于计算并存储像素灰度值和x坐标值乘积的累加值、像素灰度值和y坐标值乘积的累加值和相同标记的像素个数。

进一步的，所述第一数据处理模块72包括阈值比较器721和光斑标记识别单元722；其中，

所述阈值比较器721，用于将当前像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，将比较结果以控制信号输出；

所述光斑标记识别单元722，用于判断当前像素左方标记、当前像素上方标记、当前像素左上方标记是否大于零，或判断当前像素左方标记是否等于当前像素上方标记，根据判断结果，对当前像素进行标记并保存当前像素标记。

进一步的，所述第一计算模块73还包括行列计数器7301、行乘法器7302、列乘法器7303、灰度加权行坐标累加器7304、灰度加权列坐标累加器7305、灰度累加器7306、像素个数累加器7307、第一存储器7308、第二存储器7309、第三存储器7310、第四存储器7311、行标记缓存7312和列标记缓存7313；其中，

所述行列计数器7301，用于计算并提供每个像素的坐标值；

所述行乘法器7302，用于计算像素灰度值和x坐标值的乘积；

所述列乘法器7303，用于计算像素灰度值和y坐标值的乘积；

所述灰度加权行坐标累加器7304，用于计算像素灰度值的累加值；

所述灰度加权列坐标累加器7305，用于计算像素灰度值和x坐标值乘积的累加值；

所述灰度累加器7306，用于计算像素灰度值和y坐标值乘积的累加值；

所述像素个数累加器7307，用于计算相同标记的像素个数；

所述第一数据存储器7308，用于存储像素灰度值的累加值；

所述第二数据存储器7309，用于存储像素灰度值和x坐标值乘积的累加值；

所述第三数据存储器7310，用于存储像素灰度值和y坐标值乘积的累加值；

所述第四数据存储器7311，用于存储相同标记的像素个数；

所述行标记缓存7312，用于存储除每行最后一个像素标记以外的像素的标记；

所述列标记缓存7313，用于存储每行最后一个像素的标记。

以上为整幅光斑图像分为两个子像面的光斑图像多路质心定位装置，若整幅光斑图像分为四个子像面，则该装置中的光斑处理模块包括左上路光斑处理模块、左下路光斑处理模块、右上路光斑处理模块和右下路光斑处理模块，将四个处理模块的数据送入光斑融合模块进行融合处理，通过质心计算模块计算得到光斑图像的质心坐标即可。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和范围之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光斑图像多路质心定位方法，其特征在于，该方法包括：

将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；

对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；其中，所述采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存，包括：读取当前像素的灰度值，判断当前像素的灰度值是否大于预设阈值，若判断的结果为是，则继续判断当前像素左方像素的标记和当前像素上方像素的标记是否都为零；否则，将当前像素的标记写为零，累加器清零，将累加器中的值存入地址为零的数据存储器中；

判断当前像素左方像素的标记和当前像素上方像素的标记是否都为零，若判断的结果为是，则将当前像素的标记记为一个新标记，并将新标记写入当前像素的行标记缓存；四个累加器分别赋值为灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、新标记的像素个数，将累加器中的值分别存入地址为新标记的四个数据存储器中；否则，继续判断当前像素左方像素的标记是否为零且当前像素上方像素的标记是否大于零；

判断当前像素左方像素的标记是否为零且当前像素上方像素的标记是否大于零，若判断的结果为是，则复制当前像素上方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素上方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素上方像素标记对应的存储空间中的数据读出分别累加到当前像素标记对应的存储空间中，将累加器中的值分别存入以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，继续判断当前像素左方像素的标记是否大于零且当前像素上方像素的标记是否等于零；

判断当前像素左方像素的标记是否大于零且当前像素上方像素的标记是否等于零，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分 别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，继续判断当前像素左方像素的标记值是否等于当前像素上方像素的标记值；

判断当前像素左方像素的标记是否等于当前像素上方像素的标记，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，继续判断当前像素左上方像素的标记是否大于零；

判断当前像素左上方像素的标记是否大于零，若判断的结果为是，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素灰度值、灰度与行坐标之积、灰度与列坐标之积、属于同一个标记的像素个数分别累加到相应的累加器，将累加器中的值分别存储以当前像素标记为地址的数据存储器中；否则，则复制当前像素左方像素的标记作为当前像素的标记，将当前像素左方像素的标记写入当前像素的行标记缓存，将当前像素上方像素标记对应的存储空间中的数据分别累加到当前像素标记对应的存储空间中，清空当前像素上方像素标记对应的存储空间，将累加器中的值分别存入以当前像素的标记为地址的数据存储器中；

依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光斑信息包括灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数；

相应的，所述保存为：将每个光斑或每个光斑部分所得到的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和以及构成光斑的像素个数分别存储于四个存储器中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若处理至每行的最后一个像素，则将当前像素的标记写入当前像素的列标记缓存。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理包括：

判断左列标记缓存中当前标记的上方标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记的上方标记是否大于零，若判断的结果为是，则继续判断左列标记缓存中当前标记是否等于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零；否则，则左列标记缓存和右列标记缓存数据读取完毕，数据融合处理结束；

判断左列标记缓存中当前标记是否等于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零，若判断的结果为是，则将当前标记右上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记值左上方像素标记对应的存储空间，清空当前标记右上方像素标记对应的存储空间；否则，继续判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零；

判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否等于零，若判断的结果为是，则将当前标记右上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记左方像素标记对应的存储空间，清空当前标记右上方像素标记对应的存储空间；否则，继续判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否大于零；

判断左列标记缓存中当前标记是否大于零且右列标记缓存中当前标记是否大于零，若判断的结果为是，则将当前标记值左上方像素标记对应的存储空间的数据读出累加到当前标记右方像素标记对应的存储空间，清空当前标记左上方像素标记对应的存储空间；否则，则左列标记缓存和右列标记缓存数据读取完毕，数据融合处理结束。

5.一种光斑图像多路质心定位装置，其特征在于，该装置包括像面划分模块、光斑处理模块、光斑融合模块和质心计算模块；其中，

所述像面划分模块，用于将整幅光斑图像分为两个或四个子像面；

所述光斑处理模块，用于对每个子像面，分别采用单路质心跟随成像方法处理光斑，得到光斑信息并保存；

所述光斑融合模块，用于依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

所述质心计算模块，用于根据光斑信息计算并输出光斑图像质心坐标值；

所述光斑处理模块包括：灰度值读取模块、第一数据处理模块和第一计算模块；其中，

所述灰度值读取模块，用于同时读取当前左路和右路像素的灰度值，将读取的灰度值送入第一数据处理模块；

所述第一数据处理模块，用于将灰度值读取模块发来的当前像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，根据比较结果对当前像素进行标记，将对应标记存入行标记缓存器或列标记缓存器，累加器分别赋值并将累加器中的值存入对应的数据存储器；

所述第一计算模块，用于计算并存储像素灰度值和x坐标值乘积的累加值、像素灰度值和y坐标值乘积的累加值和相同标记的像素个数；

其中，所述第一数据处理模块（72）包括阈值比较器（721）和光斑标记识别单元（722）；其中，

所述阈值比较器（721），用于将当前像素的灰度值与预先设定的阈值进行比较，将比较结果以控制信号输出；

所述光斑标记识别单元（722），用于判断当前像素左方标记、当前像素上方标记、当前像素左上方标记是否大于零，或判断当前像素左方标记是否等于当前像素上方标记，根据判断结果，对当前像素进行标记并保存当前像素标记。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光斑融合模块具体用于判断左列标记缓存和右列标记缓存中当前标记、当前标记的上方标记是否大于零，根据判断结果，将标记对应的存储空间的数据合并。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述光斑融合模块包括判断模块和合并模块；其中，

所述判断模块，用于判断左列标记缓存和右列标记缓存中当前标记、当前标记的上方标记是否大于零，并将判断结果发送给合并模块；

所述合并模块，用于根据判断模块发来的判断结果，将标记对应的存储空间的数据合并。