CN103630299A - 一种大像素数光斑图像的实时质心定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大像素数光斑图像的实时质心定位方法，包括：将整幅光斑像面分为N个子像面，N为大于1的整数；针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存；所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行；依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；根据所述质心数据计算并得到光斑图像质心坐标值。本发明还同时公开了一种大像素数光斑图像的实时质心定位装置。采用本发明的技术方案，减少了数据处理时间以及数据存储冗余。

Description

一种大像素数光斑图像的实时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，尤其涉及一种大像素数光斑图像的实时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。

为了提高并行度和数据处理速度，发明名称为“一种双路质心跟随成像方法及装置”的专利中，提出了一种双路实时质心定位的方法。参照图1，该方法每次从图像传感器中读入当前行奇偶列两路像素的灰度值，对两路灰度值同时进行阈值比较、标记，并进行一阶矩计算，扫描一帧图像的同时对光斑质心进行更新。使数据处理速度提高了一倍。

但是，“一种双路质心跟随成像方法及装置”的技术方案依赖于特定的像素读出方式，这种方式仅适用于奇偶列双路输出方式的图像传感器，例如使用了互补金属氧化物半导体（CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）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。

在发明名称为“一种光斑图像多路质心定位的实现方法及装置”的专利中提出了另一种多路实时质心定位的方法。参照图2、图3，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，得到质心数据并保存；依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；根据质心数据计算并输出光斑图像质心坐标值。通过该发明的技术方案，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。

“一种光斑图像多路质心定位的实现方法及装置”的技术方案适用于左右子像面双路输出方式，以及左上、左下、右下、右上子像面四路输出方式，例如使用了电荷耦合型图像传感器（CCD，Charge Coupled Device）加工工艺的、型号为FTT1010M的图像传感器芯片。在每一个子像面内部，也仅采用单行输出的方式，不适用于每一个子像面内部采用奇偶行双行输出方式的图像传感器。因此对于很多数据读出方式更复杂的图像传感器，例如多子像面奇偶行双行读出方式，该方法并不能应用。而且，在进行子像面边缘合并时，该方法采用在扫描一帧图像时对子像面边缘列的标记值进行列缓存，在完成对全部图像的扫描一帧图像之后根据子像面边缘列的标记值对边缘光斑进行合并。当质心数据对应的像面的输出行数、列数增大，且像面的子像面数增大后，在进行子像面边缘光斑合并时会存在数据存储冗余，增加处理时间的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种大像素数光斑图像的实时质心定位方法及装置，能够提升光斑图像的处理速度。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大像素数光斑图像的实时质心定位方法，该方法包括：

将整幅光斑像面分为N个子像面，N为大于1的整数；

针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存；所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行；

依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

根据所述质心数据计算并得到光斑图像质心坐标值。

一种大像素数光斑图像的实时质心定位装置，该装置包括：划分单元、处理单元、融合单元以及计算单元；其中，

所述划分单元，用于将整幅光斑像面分为N个子像面，N为大于1的整数；

所述处理单元，用于针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存；所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行；

所述融合单元，用于依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

所述计算单元，用于根据所述质心数据计算并得到光斑图像质心坐标值。

本发明实施例中，每个通道奇偶行同时读出灰度数据，所有通道同时对奇偶行像素使用奇偶行双行质心定位方法，从而实现了对N通道奇偶行双行像素并行判断、标记、一阶矩计算，扫描一帧图像的同时对光斑质心进行更新。若图像扫描到每个通道的行末，则进行边缘光斑的检测和合并，不需要对每个通道的边缘列标记值进行列缓存，边缘光斑合并与奇偶行双行质心定位并行执行。减少了数据处理时间以及数据存储冗余。

本发明可以将像面分为N个子像面，子像面数不限。本发明同单路实时质心定位方法相比，存储资源没有增加，但处理速度提升到2N倍。

在每一个子像面内部奇偶行双行并行输出，进行奇偶行双行实时质心定位，在扫描一帧图像的同时对光斑质心数据进行更新。将当前奇偶行像素视为一个整体，根据其左侧奇偶行像素、上一行像素、左上像素对当前奇偶行像素同时进行标记、累加，且标记过程只需对当前偶数行像素标记值进行行缓存。节省了存储空间和处理时间。

在子像面之间对横跨通道边缘的光斑进行实时质心数据合并，不需要对子像面边缘列的标记值进行列缓存，在扫描完一帧图像的同时可完成对所有边缘光斑的合并，不占用额外的存储空间和处理时间。

附图说明

图1为现有技术中奇偶列双路读出方式示意图；

图2为现有技术中左右子像面双路读出方式示意图；

图3为现有技术中左上、左下、右下、右上子像面四路读出方式示意图；

图4为本发明实施例中N通道奇偶行双行读出方式示意图；

图5为本发明实施例一中光斑图像多路质心定位方法的流程示意图；

图6为本发明实施例二中光斑图像多路质心定位方法的流程示意图；

图7为本发明实施例二中像素标记的实现流程示意图；

图8为本发明实施例二中数据累加的实现流程示意图；

图9为本发明实施例二中边缘光斑合并的实现流程示意图；

图10为本发明实施例一中光斑图像多路质心定位装置的结构组成示意图；

图11为本发明实施例二中光斑图像多路质心定位装置的结构组成示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。

图2为本发明实施例中N通道奇偶行双行读出方式示意图，其中，图2中2a×Nb的方框为一个像面，该像面被划分为N个子像面，每个子像面对应的方框为2a×b；像面中灰色标出的部分为光斑，图2的像面中包括两个光斑：光斑1和光斑2。如图2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2中的光斑2所示；第二类，光斑位置位横跨两个子像面边缘，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2中的光斑2所示。

这里，可将像面的每个子像面称为一个通道，通过该通道可以同时读出奇偶行双行数据。因此，图1所示的像面有N个通道，对应2N路数据。

图3为本发明实施例一中光斑图像多路质心定位方法的流程示意图，如图3所示，在本发明一个优选实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤301：将整幅光斑像面分为N个子像面。

这里，N为大于1的整数。

步骤302：针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存。

这里，所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行。

本发明实施例中，所述质心数据包括灰度和、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。

相应地，本步骤具体包括：读取当前奇偶行像素的灰度值，分别判断当前奇偶行像素的灰度值是否大于预设阈值；

当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，对当前奇偶行像素分别进行标记，并将光斑的灰度和、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累加至四个累加器中；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，将当前奇偶行像素标记为0；并进一步判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素中是否存在像素标记值大于0；当判断结果为是时，将累加器中的灰度和、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至左列奇偶行像素的正标记值对应的四个存储器中，并对所述四个累加器进行清零。

优选地，所述当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，对当前奇偶行像素分别进行标记，包括：

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值是否均为0；当所述左列奇偶行像素的标记值不全为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述左列奇偶行像素的正标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值均为0，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值以及当前奇偶行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将偶数行像素标记为0；以及，判断当前奇偶行像素的左列奇数行像素的标记值是否大于0；当所述左列奇数行像素的标记值大于0，将当前奇数行像素标记为所述左列奇数行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值为0，且当前奇数行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇数行像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值以及当前奇数行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前偶数行像素的左列偶数行像素的标记值是否大于0；当所述左列偶数行像素的标记值大于0时，将当前偶数行像素标记为所述左列偶数行像素的标记值；当所述左列偶数行像素的标记值以及左列奇数行像素的标记值均为0时，将当前偶数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

将当前偶数行像素的标记值存储至上标记寄存器中，以作为下一行奇偶行像素的上一行像素的标记值；将当前奇偶行像素的标记值分别存储至左列奇数行标记寄存器和左列偶数行标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值存储至左上标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左上标记值。

优选地，所述当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，将光斑的灰度和、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累加至四个累加器中，包括：

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0以及当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和/或当前奇偶行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和，与所述上一行像素标记值对应的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值为0时，或者，当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和当前奇偶行像素的左上标记值均不为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的上一行像素的标记值是否大于0；当所述上一行像素的标记值大于0，且当前奇数行像素的左列奇数行像素和/或当前奇数行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和，与所述上一行像素标记值对应的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值，且所述上一行像素的标记值为0，或者当前奇数行像素的左列奇数行像素和当前奇数行像素的左上标记值均不为0时，将当前奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将当前偶数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1。

步骤303：依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理。

所述方法还包括：当前奇偶行像素为行首奇偶行像素时，将所述行首奇偶行像素的标记值分别存储至奇数行的行首标记寄存器和偶数行的行首标记寄存器中，以用于当读取到行末像素的灰度值时，与当前子像面的左侧子像面的光斑连通检测。

当前奇偶行像素为行末奇偶行像素时，检测当前子像面的光斑是否与当前子像面的右侧子像面的光斑连通；当前子像面的光斑与所述右侧子像面的光斑连通时，将同一光斑的左侧光斑与右侧光斑进行合并。

优选地，所述检测当前子像面的光斑是否与当前子像面的右侧子像面的光斑连通，包括：

设置三个初值为0的标志位；所述三个标志位包括：连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位；

当前偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前子像面的右侧子像面的行首偶数行像素的标记值大于0时，确定为当前奇偶行像素所在的光斑与右侧子像面的行首奇偶行像素所在的光斑连通；存储右侧子像面的行首偶数行像素的标记值，以作为右侧子像面的光斑的标记值，并将连通标志位置1；

优选地，所述当前子像面的光斑与所述右侧子像面的光斑连通时，将同一光斑的左侧光斑与右侧光斑进行合并，包括：

当前奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，存储当前奇数行像素的标记值，并作为左侧光斑标记值；将左侧光斑标志位置1；

当前奇偶行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，存储当前上一行像素的标记值，并作为左侧光斑的标记值；将左侧光斑标志位置1；

当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为0时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至当前标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；

当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为1时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至左侧光斑的标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；

当连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位均置1时，确定为左侧光斑与右侧光斑合并完成，并将连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位重新置0。

步骤304：根据所述质心数据计算并得到光斑图像质心坐标值。

本步骤具体通过以下公式计算所述光斑图像质心坐标值：

$\stackrel{\‾}{x}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)x/\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)$

$\stackrel{\‾}{y}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)y/\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)$

其中，光斑图像包含N个像素；F(x,y)为第y行第x列的像素的灰度值；x为第y行第x列的像素的横坐标值；y为第y行第x列的像素的纵坐标值；

为光斑图像质心的横坐标值；为光斑图像质心的纵坐标值。

图4为本发明实施例二中光斑图像多路质心定位方法的流程示意图，本示例中的方法适用于N通道奇偶行双行读出方式，如图4所示，在本发明另一个优选实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤401：对数据存储器进行初始化并清零。

步骤402：同时读入N通道奇偶行双行灰度数据。

步骤403：对于每一通道，将奇偶行灰度数据与阈值进行比较，若奇偶行像素中存在某一像素灰度值大于阈值，则执行步骤404以及步骤405；否则，执行步骤406；若扫描到通道的行首，则执行步骤407；若扫描到通道的行末，则执行步骤408。

步骤404：若奇偶行像素至少存在某一像素的灰度值大于阈值，对当前的奇偶行像素进行标记。

这里，对N通道同时进行标记，每个通道的标记方法具体包括如下步骤：

A）若奇偶行像素的奇数行像素和偶数行像素灰度均大于阈值，则当前奇偶行像素的两像素均为光斑：

1）若左列奇偶行像素的两像素标记值不全为0，则将当前奇偶行像素的两像素标记为左列奇偶行像素中的正标记。

2）若左列奇偶行像素的两像素标记值均为0，上一行像素标记值大于0，则把当前奇偶行像素的两像素标记为上一行像素的标记值。

3）若左列奇偶行像素的两像素与上一行像素标记值均为0，则将当前奇偶行像素的两像素标记为新标记，新标记值加1。

B）否则，若奇偶行像素的奇数行像素灰度大于阈值，偶数行像素灰度不大于阈值，则奇数行像素为光斑，偶数行像素为背景，将偶数行像素标记为0：

1）若左列奇偶行像素的奇数行像素标记值大于0，则将当前奇偶行像素的奇数行像素标记为左列奇偶行像素的奇数行像素标记值。

2）若左列奇偶行像素的奇数行像素标记值为0，上一行像素标记值大于0，则把当前奇偶行像素的奇数行像素标记为上一行像素的标记值。

3）若左列奇偶行像素的奇数行像素与当前奇偶行像素的上一行像素标记值均为0，则将当前奇偶行像素的奇数行像素标记为新标记，新标记值加1。

C）否则，若奇偶行像素的偶数行像素灰度大于阈值，奇数行像素灰度不大于阈值，则偶数行像素为光斑，奇数行像素为背景，将奇数行像素标记为0：

1）若左列奇偶行像素的偶数行像素标记值大于0，则将当前奇偶行像素的偶数行像素标记为左列奇偶行像素的偶数行像素标记值。

2）若左列奇偶行像素的两个像素标记值均为0，则将当前奇偶行像素的偶数行像素标记为新标记，新标记值加1。

D）将当前偶数行像素的标记值存入上标记缓存器，作为下一奇偶行像素的上标记值。将当前奇偶行像素的标记值存入左列奇数行标记寄存器和左列偶数行标记寄存器，作为下一列奇偶行像素的左列奇偶行标记值。将当前奇偶行像素的上一行标记值存入左上标记寄存器，作为下一列奇偶行像素的左上标记值。

步骤405：若奇偶行至少存在某一像素大于阈值，对光斑的质心数据进行累加。

这里，N通道同时进行，具体包括以下步骤：

A）若奇偶行像素的奇数行像素和偶数行像素灰度均大于阈值：

1）若当前奇偶行像素的上一行像素标记值大于0，且左列奇偶行像素标记值与左上标记值至少一个为0，则将当前奇偶行像素两个像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和、光斑像素个数，与上一行像素标记值对应的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，光斑像素个数累加器自加2，将上一行像素标记值对应的四组质心数据存储空间清零。

2）否则，将当前奇偶行像素两个像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，光斑像素个数累加器自加2。

B）否则，若奇偶行像素的奇数行像素灰度大于阈值，偶数行像素灰度不大于阈值：

1）若当前奇偶行像素的上一行像素标记值大于0，且左列奇偶行像素的奇数行像素标记值与左上标记值至少一个为0，则将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和，与上一行像素标记值对应的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，光斑像素个数累加器自加1，将上一行像素标记值对应的四组质心数据存储空间清零。

2）否则，将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，光斑像素个数累加器自加1。

C）否则，若奇偶行像素的奇数行像素灰度不大于阈值，偶数行像素灰度大于阈值，将当前奇偶行像素的偶数行像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和、光斑像素个数分别累加到对应的三个质心数据累加器中，光斑像素个数累加器自加1。

步骤406：若奇偶行像素的奇数行像素和偶数行像素灰度均不大于阈值，则将奇偶行像素标记为0。若左列奇偶行像素中存在像素标记值大于0，则将四个累加器中的数据分别存储到左像素正标记值对应的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和、光斑像素个数存储空间中，将四个累加器清零。

步骤407：若图像扫描到行首，则将行首的奇偶行像素标记值存储到奇数行的行首标记寄存器和偶数行的行首标记寄存器中，用于扫描到行末的时候与左通道的边缘光斑连通检测。

步骤408：若图像扫描到行末，则需要对是否与右通道光斑连通进行检测，连通则将光斑的左侧部分和右侧部分进行合并。

设置3个初值为0的标志位，分别为连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位。

A）若连通标志位为0，进行连通检测并存储右侧光斑标记值。

这里，N通道同时进行。若当前奇偶行像素的偶数行像素灰度大于阈值，且右通道行首奇偶行像素的偶数行像素标记值大于0，说明当前像素所在光斑与右侧通道行首像素所在光斑连通。存储右通道行首奇偶行像素的偶数行标记值，作为右侧光斑标记值，并将连通标志位置1。

B）若连通标志位为1，进行左侧光斑标记值存储以及光斑合并。

这里，N通道同时进行，本步骤具体包括：

1）若左侧光斑标志位为0，进行左侧光斑标记值存储：

i）若当前奇偶行像素的奇数行像素灰度大于阈值，偶数行像素灰度不大于阈值，说明左侧通道扫描到光斑下边界。存储当前奇偶行像素的奇数行标记值，作为左侧光斑标记值，并将左侧光斑标志位置1。

ii）否则，若当前奇偶行像素的像素灰度均不大于阈值，说明左侧通道扫描到光斑下边界。存储当前奇偶行像素的上标记值，作为左侧光斑标记值，并将左侧光斑标志位置1。

2）若右侧光斑标志位为0，进行光斑合并：

i）若右侧通道的行首偶数行像素标记值等于0，左侧光斑标志位为0，说明右侧通道扫描到光斑下边界，左侧像素没有扫描到光斑下边界。将右侧光斑标记值对应的四组存储空间中的质心数据分别累加到本通道当前标记值对应的四组质心数据存储空间中，并将右侧光斑标记值对应的四组质心数据存储空间清零，将右侧光斑标志位置1。

ii）若右侧通道的行首偶数行像素标记值等于0，左侧光斑标志位为1，说明右侧通道扫描到光斑下边界，左侧像素已经扫描过光斑下边界。将右侧光斑标记值对应的四组存储空间中的质心数据分别累加到左侧光斑标记值对应的四组质心数据存储空间中，并将右侧光斑标记值对应的四组质心数据存储空间清零，将右侧光斑标志位置1。

步骤409：若连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位均为1，说明一个边缘光斑合并完毕，将连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位置零。

步骤410：检测是否扫描完整幅图像，是则执行步骤402；否则执行步骤413。

步骤411：某光斑包含N个像素，位于第y行第x列的像素的灰度值为F(x,y)，可得到各个光斑的和N值。当N>3即像光斑包含的像素数大于3时，计算

和

得到光斑的质心坐标，最后将此坐标值输出。

图5为本发明实施例二中像素标记的实现流程示意图，如图5所示，本实施例中对像素进行标记通过以下步骤实现：

步骤501：标记开始，读入奇偶行像素灰度数据。

步骤502：判断奇偶行像素的灰度值是否均大于阈值；是时，执行步骤503；否时，执行步骤504。

步骤503：判断左侧某奇偶行像素的标记值是否大于0；是时，执行步骤505；否时，执行步骤506。

步骤504：判断是否仅奇数行像素的灰度值大于阈值；是时，执行步骤509；否时，执行步骤510。

步骤505：当前奇偶行像素标记为左侧奇偶行像素中的正标记值。

步骤506：判断当前像素的上标记是否大于0；是时，执行步骤507；否时，执行步骤508。

步骤507：当前奇偶行像素标记为上一行的像素的标记值。

步骤508：将当前像素标记为新标记，新标记寄存器值加1。

步骤509：判断左侧奇数行像素的标记值是否大于0；是时，执行步骤511；否时，执行步骤512。

步骤510：判断是否仅是偶数行像素的灰度值大于阈值；是时，执行步骤514；否时，执行步骤516。

步骤511：当前奇数行像素标记为左侧奇数行像素的标记值。

步骤512：判断当前像素的上标记是否大于0；是时，执行步骤513；否时，执行步骤508。

步骤513：将当前奇数行像素标记为上标记值。

步骤514：判断左侧偶数行像素的标记值是否大于0；是时，执行步骤515；否时，执行步骤508。

步骤515：当前偶数行像素标记为左侧偶数行像素标记值。

步骤516：将当前奇偶行像素标记为0。

步骤517：将当前奇偶行像素的标记值赋给左标记寄存器，偶数行像素标记值赋给上标记缓存器，上标记值赋给左上标记寄存器。

步骤518：标记完毕。

图6为本发明实施例二中数据累加的实现流程示意图，如图6所示，本示例中的数据累加可以通过以下步骤实现：

步骤601：累加开始，读入奇偶行像素灰度数据。

步骤602：判断奇偶行像素的灰度值是否大于阈值；是时，执行步骤603；否时，执行步骤604。

步骤603：光斑像素个数在累加器中加2。

步骤604：判断奇数行像素的灰度值是否大于阈值；是时，执行步骤608；否时，执行步骤612。

步骤605：判断当前像素的上标记是否大于0，且左上标记是否等于0或坐标记等于0；是时，执行步骤606；否时，执行步骤607。

步骤606：将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和，与上一行像素标记值对应的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，将上一行像素标记值对应的四组质心数据存储空间清零，转入步骤617。

步骤607：将当前奇偶行像素的两像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三组质心数据累加器中，转入步骤617。

步骤608：将光斑像素个数在累加器自动加1。

步骤609：判断当前像素的上标记是否大于0，且左上标记是否等于0或者左侧通道奇数行的标记是否等于0；是时，执行步骤610；否时，执行步骤611。

步骤610：将当前奇偶行像素两个像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和，与上一行像素标记值对应的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，将上一行像素标记值对应的四组质心数据存储空间清零，转入步骤617。

步骤611：将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，转入步骤617。

步骤612：判断偶数行像素的灰度值是否大于阈值；是时，执行步骤613；否时，执行。

步骤613：将光斑像素个数在累加器自动加1。

步骤614：将当前奇偶行像素的偶数行像素的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加到对应的三个质心数据累加器中，转入步骤617。

步骤615：判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素中是否存在像素标记值大于0；是时，转入步骤616；否时，转入步骤617。

步骤616：将所述质心数据累加器中的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、像素个数分别存储至左列奇偶行像素的标记值对应的四组质心数据存储空间中，并对四个质心数据累加器进行清零，转入步骤617。

步骤617：累加完毕。

图7为本发明实施例二中边缘光斑合并的实现流程示意图，如图7所示，本示例中的边缘光斑合并可以通过以下步骤实现：

步骤701：连通开始，读入奇偶行像素灰度数据。

步骤702：判断是否扫描到行末；是时，执行步骤703；否时，执行步骤701。

步骤703：判断连通标志位是否为0；是时，执行步骤704；否时，执行步骤705、步骤713。

步骤704：判断当前奇偶行像素的偶数行像素的灰度值是否大于阈值，且右通道行首的奇偶行像素的偶数行像素的标记值是否大于0；是时，执行步骤706。

步骤705：判断左侧光斑标志位是否为0；是时，执行步骤708；否时，执行步骤720。

步骤706：存储右通道行首奇偶行像素的偶数行标记值，作为右侧光斑标记值。

步骤707：将连通标志位置1，执行步骤701。

步骤708：判断当前奇偶行像素的偶数行像素的灰度值是否小于或等于阈值；是时，执行步骤709；否时，执行步骤701。

步骤709：判断当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度值是否大于阈值；是时，执行步骤710；否时，执行步骤711。

步骤710：存储当前奇偶行像素的奇数行标记值，作为左侧光斑标记值，执行步骤712。

步骤711：存储当前奇偶行像素的上标记值，作为左侧光斑标记值，执行步骤712。

步骤712：将左侧光斑标志位置1，执行步骤720。

步骤713：判断右侧光斑标志位是否为0；是时，执行步骤714；否时，执行步骤720。

步骤714：判断右侧通道的行首偶数行像素的标记值是否为0；是时，执行步骤715；否时，执行步骤701。

步骤715：判断左光斑标记值是否为0；是时，执行步骤716；否时，执行步骤720。

步骤716：将右侧光斑标记值对应的四组存储空间中的质心数据分别累加到本通道当前标记值对应的四组质心数据存储空间中。

步骤717：将右侧光斑标记值对应的四组存储空间中的质心数据分别累加到左侧光斑标记值对应的四组质心数据存储空间中。

步骤718：将右侧光斑标记值对应的四组质心数据存储空间清零。

步骤719：将右侧光斑标志位置1，执行步骤720。

步骤720：判断连通标志位，左侧光斑标志位，右侧光斑标志位是否均为1；是时，执行步骤721。

步骤721：将连通标志位，左侧光斑标志位，右侧光斑标志位置零。

步骤722：连通完毕。

图8为本发明实施例一中光斑图像多路质心定位装置的结构组成示意图，如图8所示，该装置包括：划分单元81、处理单元82、融合单元83以及计算单元84；其中，

所述划分单元81，用于将整幅光斑像面分为N个子像面，N为大于1的整数；

所述处理单元82，用于针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存；所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行；

所述融合单元83，用于依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

所述计算单元84，用于根据所述质心数据计算并得到光斑图像质心坐标值。

优选地，所述质心数据包括灰度和、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；

相应地，所述处理单元82包括存储子单元820，用于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。

优选地，所述处理单元82包括：读取子单元821、判断子单元822、第一标记子单元823、第一存储子单元824、第二标记子单元825以及第二存储子单元826；其中，

所述读取子单元821，用于读取当前奇偶行像素的灰度值；

所述判断子单元822，用于分别判断当前奇偶行像素的灰度值是否大于预设阈值；

所述第一标记子单元823，用于当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，对当前奇偶行像素分别进行标记；

所述第一存储子单元824，用于将光斑的灰度和、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累加至四个累加器中；

所述第二标记子单元825，用于当奇数行和偶数行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，将当前奇偶行像素均标记为0；并进一步判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记是否大于0；

所述第二存储子单元826，用于当所述第二标记子单元825的判断结果为是时，将累加器中的灰度和、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至左列奇偶行像素的标记值对应的四个存储器中，并对所述四个累加器进行清零。

优选地，所述第一标记子单元823，还用于当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值是否均为0；当所述左列奇偶行像素的标记值不全为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述左列奇偶行像素的正标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值均为0，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值以及当前奇偶行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将偶数行像素标记为0；以及，判断当前奇偶行像素的左列奇数行像素的标记值是否大于0；当所述左列奇数行像素的标记值大于0，将当前奇数行像素标记为所述左列奇数行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值为0，且当前奇数行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇数行像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值以及当前奇数行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前偶数行像素的左列偶数行像素的标记值是否大于0；当所述左列偶数行像素的标记值大于0时，将当前偶数行像素标记为所述左列偶数行像素的标记值；当所述左列偶数行像素的标记值以及左列奇数行像素的标记值均为0时，将当前偶数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

将当前偶数行像素的标记值存储至上标记寄存器中，以作为下一行奇偶行像素的上一行像素的标记值；将当前奇偶行像素的标记值分别存储至左列奇数行标记寄存器和左列偶数行标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值存储至左上标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左上标记值。

优选地，所述第一存储子单元824，还用于当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0以及当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和/或当前奇偶行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和，与所述上一行像素标记值对应的灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值小于0或等于0时，或者，当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和当前奇偶行像素的左上标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的上一行像素的标记值是否大于0；当所述上一行像素的标记值大于0，且当前奇数行像素的左列奇数行像素和/或当前奇数行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和，与所述上一行像素标记值对应的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；当所述上一行像素的标记值小于或等于0，或者当前奇数行像素的左列奇数行像素和当前奇数行像素的左上标记值均不为0时，将当前奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将当前偶数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1。

优选地，所述装置还包括存储单元，用于当前奇偶行像素为行首奇偶行像素时，将所述行首奇偶行像素的标记值分别存储至奇数行的行首标记寄存器和偶数行的行首标记寄存器中，以用于当读取到行末像素的灰度值时，与当前子像面的左侧子像面的光斑连通检测。

优选地，所述融合单元83，还用于在当前奇偶行像素为行末奇偶行像素时，检测当前子像面的光斑是否与当前子像面的右侧子像面的光斑连通；当前子像面的光斑与所述右侧子像面的光斑连通时，将同一光斑的左侧光斑与右侧光斑进行合并。

优选地，所述融合单元83包括：设置子单元831、确定子单元832；

所述设置子单元831，用于设置三个初值为0的标志位；所述三个标志位包括：连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位；

所述确定子单元832，用于在当前偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前子像面的右侧子像面的行首偶数行像素的标记值大于0时，确定为当前奇偶行像素所在的光斑与右侧子像面的行首奇偶行像素所在的光斑连通；存储右侧子像面的行首偶数行像素的标记值，以作为右侧子像面的光斑的标记值，并将连通标志位置1。

优选地，所述融合单元83还包括合并子单元833、重置子单元834；其中，

所述合并子单元833，用于在当前奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，存储当前奇数行像素的标记值，并作为左侧光斑标记值；将左侧光斑标志位置1；当前奇偶行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，存储当前上一行像素的标记值，并作为左侧光斑的标记值；将左侧光斑标志位置1；当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为0时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至当前标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为1时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至左侧光斑的标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；

所述重置子单元834，用于当连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位均置1时，确定为左侧光斑与右侧光斑合并完成，并将连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位重新置0。

优选地，所述计算单元84，还用于通过以下公式计算所述光斑图像质心坐标值：

$\stackrel{\‾}{x}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)x/\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)$

$\stackrel{\‾}{y}=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)y/\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}F(x,y)$

其中，光斑图像包含N个像素；F(x,y)为第y行第x列的像素的灰度值；x为第y行第x列的像素的横坐标值；y为第y行第x列的像素的纵坐标值；

为光斑图像质心的横坐标值；

为光斑图像质心的纵坐标值。

本领域技术人员应当理解，图8所示的光斑图像多路质心定位装置中的各单元及其子单元的实现功能可参照前述光斑图像多路质心定位方法的相关描述而理解。

在具体实现时，图8所示的光斑图像多路质心定位装置中的各单元及其子单元的功能可以通过图9所示的本发明实施例二中光斑图像多路质心定位装置进行实现，装置的N个通道与图中所示构造相同。图中实线箭头表示数据流向，虚线箭头表示控制关系。

每个通道内包括阈值比较器1、阈值比较器2、行列计数器3、乘法器4、乘法器5、乘法器6、乘法器7、加法器8、加法器9、加法器10、加法器11、光斑标记单元12、边缘光斑合并单元13、存储单元14、加法器15、加法器16、加法器17、加法器18、除法器19、除法器20。图像的奇偶行像素被送入阈值比较器1和阈值比较器2中，光斑标记单元12对像素进行识别标记，将偶数行标记值存入行标记缓存器121，并将当前奇偶行像素标记值存入左标记寄存器，将行标记缓存器121中的上一行标记值存入左上标记寄存器。当图像像素小于阈值时，灰度值被丢弃；当灰度值大于阈值时，奇数行像素灰度被送入行乘法器4、列乘法器5、灰度累加器10中，偶数行像素灰度被送入行乘法器6、列乘法器7、灰度累加器10中，同时像素个数累加器11自加1或自加2。此奇偶行像素处理完毕后，在光斑标记识别单元12的控制下，将灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和与光斑的像素个数分别进行累加，并存入数据存储器141、142、143、144。同时行列计数器3对边缘光斑合并单元13进行控制，当扫描到通道的行末，边缘光斑合并单元13开始工作。若扫描到行末，边缘光斑合并单元13检测是否与右通道光斑连通，若检测到边缘光斑连通，则进行边缘光斑合并。在边缘光斑合并单元的控制下，数据存储器141、142、143、144与右通道的数据存储器211、212、213、214将待合并的质心数据送入加法器15、16、17、18进行合并，将合并后的数据存入数据存储器141、142、143、144中，对数据存储器211、212、213、214中合并之前的数据进行清零。

扫描完全部图像后，从每个通道的数据存储器141、142、143、144中读出灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和、灰度和与光斑的像素个数。当光斑的像素个数大于一定数量时，将灰度加权行坐标和、灰度和送入除法器19，灰度加权列坐标和、灰度和送入除法器20，输出光斑质心的坐标值。

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。

Claims (10)

1.一种大像素数光斑图像的实时质心定位方法，其特征在于，该方法包括：

将整幅光斑像面分为N个子像面，N为大于1的整数；

针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存；所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行；

依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

根据所述质心数据计算并得到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，所述针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存，包括：

读取当前奇偶行像素的灰度值，分别判断当前奇偶行像素的灰度值是否大于预设阈值；

当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，对当前奇偶行像素分别进行标记，并将光斑的灰度和、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累加至四个累加器中；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，将当前奇偶行像素均标记为0；并进一步判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记是否大于0；当判断结果为是时，将累加器中的灰度和、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至左列奇偶行像素的标记值对应的四个存储器中，并对所述四个累加器进行清零。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，对当前奇偶行像素分别进行标记，并将光斑的灰度和、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累加至四个累加器中，包括：

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值是否均为0；当所述左列奇偶行像素的标记值不全为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述左列奇偶行像素的正标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值均为0，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值以及当前奇偶行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将偶数行像素标记为0；以及，判断当前奇偶行像素的左列奇数行像素的标记值是否大于0；当所述左列奇数行像素的标记值大于0，将当前奇数行像素标记为所述左列奇数行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值为0，且当前奇数行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇数行像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值以及当前奇数行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前偶数行像素的左列偶数行像素的标记值是否大于0；当所述左列偶数行像素的标记值大于0时，将当前偶数行像素标记为所述左列偶数行像素的标记值；当所述左列偶数行像素的标记值以及左列奇数行像素的标记值均为0时，将当前偶数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

将当前偶数行像素的标记值存储至上标记寄存器中，以作为下一行奇偶行像素的上一行像素的标记值；将当前奇偶行像素的标记值分别存储至左列奇数行标记寄存器和左列偶数行标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值存储至左上标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左上标记值；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0以及当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和/或当前奇偶行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值小于0或等于0时，或者，当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和当前奇偶行像素的左上标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的上一行像素的标记值是否大于0；当所述上一行像素的标记值大于0，且当前奇数行像素的左列奇数行像素和/或当前奇数行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和，与所述上一行像素标记值对应的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；当所述上一行像素的标记值小于或等于0，或者当前奇数行像素的左列奇数行像素和当前奇数行像素的左上标记值均不为0时，将当前奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将当前偶数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当前奇偶行像素为行首奇偶行像素时，将所述行首奇偶行像素的标记值分别存储至奇数行的行首标记寄存器和偶数行的行首标记寄存器中，以用于当读取到行末像素的灰度值时，与当前子像面的左侧子像面的光斑连通检测；

当前奇偶行像素为行末奇偶行像素时，检测当前子像面的光斑是否与当前子像面的右侧子像面的光斑连通；当前子像面的光斑与所述右侧子像面的光斑连通时，将同一光斑的左侧光斑与右侧光斑进行合并。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述检测当前子像面的光斑是否与当前子像面的右侧子像面的光斑连通；当前子像面的光斑与所述右侧子像面的光斑连通时，将同一光斑的左侧光斑与右侧光斑进行合并，包括：

设置三个初值为0的标志位；所述三个标志位包括：连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位；

当前偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值以及当前子像面的右侧子像面的行首偶数行像素的标记值大于0时，确定为当前奇偶行像素所在的光斑与右侧子像面的行首奇偶行像素所在的光斑连通；存储右侧子像面的行首偶数行像素的标记值，以作为右侧子像面的光斑的标记值，并将连通标志位置1；

当前奇偶行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前子像面的右侧子像面的行首奇数行像素和/或偶数上像素的标记值大于0时，确定为当前奇偶行像素所在的光斑与右侧子像面的行首奇偶行像素所在的光斑连通；存储右侧子像面的行首奇偶行像素的正标记值，以作为右侧子像面的光斑的标记值，并将连通标志位置1；

当前奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，存储当前奇数行像素的标记值，并作为左侧光斑标记值；将左侧光斑标志位置1；

当前奇偶行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，存储当前奇数行像素的标记值，并作为左侧光斑的标记值；将左侧光斑标志位置1；

当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为0时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至当前标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；

当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为1时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至左侧光斑的标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；

当连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位均置1时，确定为左侧光斑与右侧光斑合并完成，并将连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位重新置0。

6.一种大像素数光斑图像的实时质心定位装置，其特征在于，该装置包括：划分单元、处理单元、融合单元以及计算单元；其中，

所述划分单元，用于将整幅光斑像面分为N个子像面，N为大于1的整数；

所述处理单元，用于针对所述N个子像面的每一个子像面，分别采用奇偶行双行质心跟随成像方法处理光斑，得到质心数据并保存；所述奇偶行为子像面的奇数行和偶数行；

所述融合单元，用于依次对子像面之间交界处的光斑进行融合处理；

所述计算单元，用于根据所述质心数据计算并得到光斑图像质心坐标值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元包括：读取子单元、判断子单元、第一标记子单元、第一存储子单元、第二标记子单元以及第二存储子单元；其中，

所述读取子单元，用于读取当前奇偶行像素的灰度值；

所述判断子单元，用于分别判断当前奇偶行像素的灰度值是否大于预设阈值；

所述第一标记子单元，用于当奇数行和/或偶数行像素的灰度值大于预设阈值时，对当前奇偶行像素分别进行标记；

所述第一存储子单元，用于将光斑的灰度和、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累加至四个累加器中；

所述第二标记子单元，用于当奇数行和偶数行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，将当前奇偶行像素均标记为0；并进一步判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记是否大于0；

所述第二存储子单元，用于当所述第二标记子单元的判断结果为是时，将累加器中的灰度和、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至左列奇偶行像素的标记值对应的四个存储器中，并对所述四个累加器进行清零。

所述第一标记子单元，还用于当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值是否均为0；当所述左列奇偶行像素的标记值不全为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述左列奇偶行像素的正标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值均为0，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇偶行像素的标记值以及当前奇偶行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将偶数行像素标记为0；以及，判断当前奇偶行像素的左列奇数行像素的标记值是否大于0；当所述左列奇数行像素的标记值大于0，将当前奇数行像素标记为所述左列奇数行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值为0，且当前奇数行像素的上一行像素的标记值大于0时，将当前奇数行像素标记为所述上一行像素的标记值；当所述左列奇数行像素的标记值以及当前奇数行像素的上一行像素的标记值均为0时，将当前奇数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前偶数行像素的左列偶数行像素的标记值是否大于0；当所述左列偶数行像素的标记值大于0时，将当前偶数行像素标记为所述左列偶数行像素的标记值；当所述左列偶数行像素的标记值以及左列奇数行像素的标记值均为0时，将当前偶数行像素标记为新标记并将该新标记值加1；

将当前偶数行像素的标记值存储至上标记寄存器中，以作为下一行奇偶行像素的上一行像素的标记值；将当前奇偶行像素的标记值分别存储至左列奇数行标记寄存器和左列偶数行标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值存储至左上标记寄存器中，以作为下一列奇偶行像素的左上标记值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一存储子单元，还用于当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值大于0以及当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和/或当前奇偶行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；

当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的上一行像素的标记值小于0或等于0时，或者，当奇数行和偶数行像素的灰度值均大于预设阈值且当前奇偶行像素的左列奇偶行像素的标记值和当前奇偶行像素的左上标记值均为0时，将当前奇偶行像素的两个像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加2；

当奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，判断当前奇偶行像素的上一行像素的标记值是否大于0；当所述上一行像素的标记值大于0，且当前奇数行像素的左列奇数行像素和/或当前奇数行像素的左上标记值为0时，将当前奇偶行像素的奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和，与所述上一行像素标记值对应的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；将当前奇偶行像素的上一行像素的标记值对应的四个存储器清零；当所述上一行像素的标记值小于或等于0，或者当前奇数行像素的左列奇数行像素和当前奇数行像素的左上标记值均不为0时，将当前奇数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；

当偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，将当前偶数行像素的灰度和、灰度加权行坐标和、灰度加权列坐标和分别累加至对应的三个累加器中；将光斑像素个数对应的累加器自动加1；

所述装置还包括存储单元，用于当前奇偶行像素为行首奇偶行像素时，将所述行首奇偶行像素的标记值分别存储至奇数行的行首标记寄存器和偶数行的行首标记寄存器中，以用于当读取到行末像素的灰度值时，与当前子像面的左侧子像面的光斑连通检测。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述融合单元，还用于在当前奇偶行像素为行末奇偶行像素时，检测当前子像面的光斑是否与当前子像面的右侧子像面的光斑连通；当前子像面的光斑与所述右侧子像面的光斑连通时，将同一光斑的左侧光斑与右侧光斑进行合并。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述融合单元包括：设置子单元、确定子单元；

所述设置子单元，用于设置三个初值为0的标志位；所述三个标志位包括：连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位；

所述确定子单元，用于在当前偶数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前奇数行像素的灰度值小于或等于预设阈值以及当前子像面的右侧子像面的行首偶数行像素的标记值大于0时，确定为当前奇偶行像素所在的光斑与右侧子像面的行首奇偶行像素所在的光斑连通；存储右侧子像面的行首偶数行像素的标记值，以作为右侧子像面的光斑的标记值，并将连通标志位置1；在当前奇偶行像素的灰度值均大于预设阈值，且当前子像面的右侧子像面的行首奇数行像素和/或偶数上像素的标记值大于0时，确定为当前奇偶行像素所在的光斑与右侧子像面的行首奇偶行像素所在的光斑连通；存储右侧子像面的行首奇偶行像素的正标记值，以作为右侧子像面的光斑的标记值，并将连通标志位置1。

所述融合单元还包括合并子单元、重置子单元；其中，

所述合并子单元，用于在当前奇数行像素的灰度值大于预设阈值，且当前偶数行像素的灰度值小于或等于预设阈值时，存储当前奇数行像素的标记值，并作为左侧光斑标记值；将左侧光斑标志位置1；当前奇偶行像素的灰度值均小于或等于预设阈值时，存储当前奇数行像素的标记值，并作为左侧光斑的标记值；将左侧光斑标志位置1；当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为0时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至当前标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；当右侧子像面的行首偶数行像素的标记值为0，且左侧光斑标志位为1时，将右侧光斑的标记值对应的四个存储器中的灰度和、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累加至左侧光斑的标记值对应的四个存储器中；将右侧光斑的标记值对应的四个存储器清零，并将右侧光斑标志位置1；

所述重置子单元，用于当连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位均置1时，确定为左侧光斑与右侧光斑合并完成，并将连通标志位、左侧光斑标志位、右侧光斑标志位重新置0。

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