CN110503086B - 一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法 - Google Patents

一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110503086B
CN110503086B CN201910748128.9A CN201910748128A CN110503086B CN 110503086 B CN110503086 B CN 110503086B CN 201910748128 A CN201910748128 A CN 201910748128A CN 110503086 B CN110503086 B CN 110503086B
Authority
CN
China
Prior art keywords
address data
pixel
coordinate
mark
pixel coordinate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910748128.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110503086A (zh
Inventor
赵承心
杨海波
李荣华
王秀华
苏弘
李占奎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Modern Physics of CAS
Original Assignee
Institute of Modern Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Modern Physics of CAS filed Critical Institute of Modern Physics of CAS
Priority to CN201910748128.9A priority Critical patent/CN110503086B/zh
Publication of CN110503086A publication Critical patent/CN110503086A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110503086B publication Critical patent/CN110503086B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20—Image preprocessing
    • G06V10/22—Image preprocessing by selection of a specific region containing or referencing a pattern; Locating or processing of specific regions to guide the detection or recognition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法，其特征在于，包括：数据存储器，用于存储连通域内所有击中的目标像素的地址数据；地址转换单元，用于将每一目标像素的地址数据转换为像素坐标；连通域标记单元，用于对当前地址数据进行标记；行坐标和存储器，用于存储标记后各地址数据的行坐标和；列坐标和存储器，用于存储标记后各地址数据的列坐标和；像素数量和存储器，用于存储标记后同一质心拥有的目标像素数量和；标记存储器，用于将标记后的各地址数据存储至相应地址位置；等价标记查找表单元，用于得到等价标记查找表；质心计算单元用于计算不含单点噪声的连通域的质心，本发明可以广泛应用于高能粒子碰撞实验及CMOS像素探测器中。

Description

一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法
技术领域
本发明涉及一种目标质心定位系统及方法，特别是关于一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法。
背景技术
高能物理实验是高能物理学研究的基础和前沿，物理学家们利用离子或粒子加速器来产生一定能量的粒子束，使粒子束与靶粒子碰撞后，采用各种粒子探测器测量碰撞的反应产物的能量、形状等特性，如何精确地探测这些粒子的分布是粒子物理和核物理研究的重要课题之一。随着高能物理学的发展，粒子数量的不断增加，像素探测器的实时性差的问题引起学者们的关注。图像的连通区域标记及质心定位常见于航空航天技术中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和图像识别领域的目标定位等。因此，利用CMOS像素探测器采集重离子轰击后的质心位置信息，从而压缩像素数据量的方法逐渐成为主流。
目前高能粒子实验中基于CMOS像素探测器直接采集粒子位置的连通区域标记及快速准确的质心定位算法的相关研究资料较少，使得该课题成为一种挑战。目前常见的连通域标记算法包括基于像素的一遍或两遍扫描算法以及基于轮廓追踪的算法等，大多数适合硬件实现的算法处理对象是一帧完整图像，且需要按顺序逐个像素进行扫描，而CMOS像素探测器中的低功耗快速地址读出电路仅提供击中像素单元的位置信息，增加质心算法的难度，该读出电路采用优先级编码结构按优先级顺序依次读取被击中像素的地址(目标像素)，忽略未击中点(背景像素)，以此大大提高读取速度并降低功耗。CMOS像素探测器设计外围读出模块(帧读出管理单元FROMU、读取区单元RRU、多路选通模块MUX、顶层区单元TRU)控制不同的地址读出方式，并将击中像素的地址输出至CMOS像素探测器外。然而，目前常见的算法不能直接适用于CMOS像素探测器特殊地址读取模式。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够直接适用于CMOS像素探测器特殊地址读取模式的基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于奇偶位置的目标质心定位系统，其特征在于，包括：数据存储器，用于存储CMOS像素探测器的地址读出电路按照优先级编码顺序输出的连通域内所有击中的目标像素的地址数据；地址转换单元，用于逐个读取每一目标像素的地址数据，并转换为对应目标像素在CMOS像素探测器中的像素坐标；连通域标记单元，用于采用8连通分析方法，根据数列奇偶位置、当前地址数据的像素坐标以及当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标，对当前地址数据进行标记；行坐标和存储器，用于存储标记后各地址数据的行坐标和；列坐标和存储器，用于存储标记后各地址数据的列坐标和；像素数量和存储器，用于存储标记后同一质心拥有的目标像素数量和；标记存储器，用于将标记后的各地址数据存储至相应地址位置；等价标记查找表单元，用于将不同标记地址数据对应的目标像素进行归类，得到等价标记查找表；质心计算单元用于采用二值图像质心计算方法，根据地址数据的列坐标和、列坐标和、目标像素数量和以及等价标记查找表，计算不含单点噪声的连通域的质心。
优选地，所述连通域标记单元中邻域范围的奇邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure BDA0002166279400000021
邻域范围的偶邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure BDA0002166279400000022
其中，x0和y0分别为当前地址数据的像素行列坐标，x和y分别为当前地址数据像素坐标前面击中的像素行列坐标。
优选地，所述优先级编码顺序为从左向右、从上向下。
一种基于奇偶位置的目标质心定位方法，其特征在于，包括以下内容：1)CMOS像素探测器的地址读出电路按照优先级编码顺序，输出连通域内所有击中的目标像素的地址数据；2)将所有击中的目标像素的地址数据全部存储至数据存储器中，数据存储器记录此时地址数据的总数；3)地址转换单元读取一个地址数据，并将其转换为对应目标像素在CMOS像素探测器中的像素坐标；4)连通域标记单元采用8连通分析方法，根据数列奇偶位置、当前地址数据的像素坐标(x0，y0)以及当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)，对当前地址数据进行标记，标记后地址数据的列坐标和、列坐标和、目标像素数量和分别存入相应存储器内，不同标记的地址数据存储至标记存储器的相应地址位置，不同标记地址数据对应的目标像素通过等价标记查找表单元进行归类，得到等价标记查找表；5)质心计算单元根据列坐标和、列坐标和、目标像素数量和以及等价标记查找表，采用二值图像质心计算方法，计算得到不含单点噪声的连通域的质心。
优选地，所述步骤4)的具体过程为：4.1)将标记存储器的计数器置0，表示未标记，判断当前地址数据是否为第一个地址数据，如果该地址数据是第一个地址数据，则进入步骤4.2)；如果该地址数据不是第一个地址数据，则进入步骤4.3)；4.2)连通域标记单元进入第一输出状态对当前地址数据进行标记，进入步骤4.1)；4.3)连通域标记单元判断当前地址数据是否为最后一个地址数据，如果该地址数据不是最后一个地址数据，则进入步骤4.4)；如果该地址数据是最后一个地址数据，则进入步骤5)；4.4)连通域标记单元读取当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)；4.5)连通域标记单元采用对列坐标取模2的方式，判断当前地址数据的像素坐标(x0，y0)是奇数列还是偶数列，若是奇数列，则进入步骤4.6)；若是偶数列，则进入步骤4.7)；4.6)连通域标记单元通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)；4.7)连通域标记单元通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)。
优选地，所述第一输出状态的具体过程为：①将当前地址数据写入标记存储器相应的地址位置，并将标记存储器的计数器置1，表示已标记，并指向下一个新标记；②将标记后地址数据的质心参数数组即行坐标x0、列坐标y0和目标像素个数单位分别写入相应地址位置的行坐标和存储器、列坐标和存储器以及像素数量和存储器中；③遍历等价标记查找表单元的等价标记查找表，将标记存储器的不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类，得到更新后的等价标记查找表。
优选地，所述步骤4.6)的具体过程为：4.6.1)连通域标记单元判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标即左邻域、上邻域或左上邻域坐标，其中，奇邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure BDA0002166279400000031
其中，x0和y0分别为当前地址数据的像素行列坐标，x和y分别为当前地址数据像素坐标前面击中的像素行列坐标；4.6.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)；4.6.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)；4.6.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)；4.6.5)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)。
优选地，所述第二输出状态的具体过程为：A)如果像素坐标(x，y)的标记不等于像素坐标(x0，y0)的标记，则将两像素坐标中标记值较小的标记赋予当前地址数据，并写入标记存储器相应的地址位置，等价标记查找表单元将该较小标记写入较大标记的地址位置；B)如果像素坐标(x，y)的标记等于像素坐标(x0，y0)的标记，则直接将当前地址数据写入标记存储器相应的地址位置。
优选地，所述步骤4.7)的具体过程为：4.7.1)通域标记单元判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标即右上邻域、上邻域、左下邻域、左邻域或左上邻域坐标，其中，偶邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure BDA0002166279400000041
4.7.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是偶邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)；4.7.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是偶邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)；4.7.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是偶邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)；4.7.5)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是偶邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)。
优选地，所述步骤5)的具体过程为：5.1)质心计算单元以1为间隔，递减遍历一次等价标记查找表单元的等价标记查找表，将标记存储器不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类，更新等价标记查找表；5.2)质心计算单元以1为间隔，分别递加遍历一次行坐标和存储器、列坐标和存储器以及像素数量和存储器，更新质心参数数组；5.3)质心计算单元根据更新后的质心参数数组和等价标记查找表，采用二值图像质心公式，计算连通域的质心(xc，yc)：
Figure BDA0002166279400000051
Figure BDA0002166279400000052
其中，A为一个连通域目标像素的个数，(x，y)为连通域的目标像素坐标。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于CMOS像素探测器的读出电路只输出的粒子击中的目标像素的地址数据，本发明能够直接处理这些地址数据，实现连通域的标记和质心定位，本发明处理的目标像素个数远远小于整帧二值图像的像素个数，压缩了数据量，提高了CMOS像素探测器处理数据的实时性。2、本发明由于设置有连通域标记单元，能够实现奇数列和偶数列像素区分处理和质心截止操作，可以在帧间消隐期内快速处理CMOS像素探测器采集的目标像素的地址数据，准确实现质心定位。3、由于在高能粒子对撞实验中，CMOS像素探测器采集的粒子击中的图像具有连通域较小，且较分散、单点噪声多的特点，噪声是质心定位的重要障碍之一，本发明适用于CMOS像素探测器的地址读出电路按照从左向右、从上向下的优先级编码顺序，输出目标像素的地址数据，能够快速而准确的进行连通域标记和质心定位，具有较高的定位精度、抗单点噪声性和实用性，可以降低10倍的数据量级，可以广泛应用于高能粒子碰撞实验及CMOS像素探测器中。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是现有技术中CMOS像素探测器的地址读出电路优先级编码示意图；
图3是本发明方法中连通域标记单元的流程图；
图4是本发明系统中的邻域位置示意图；
图5是本发明的测试图像示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明提供的基于奇偶位置的目标质心定位系统包括数据存储器1、地址转换单元2、连通域标记单元3、行坐标和存储器4、列坐标和存储器5、像素数量和存储器6、标记存储器7、等价标记查找表单元8和质心计算单元9。
数据存储器1用于存储CMOS像素探测器的地址读出电路10按照从左向右、从上向下的优先级编码顺序，以两列为一个单元、以40MHZ为频率输出的连通域内所有击中的目标像素的地址数据，如图2所示。
地址转换单元2用于逐个读取每一目标像素的地址数据，并转换为对应目标像素在CMOS像素探测器中的像素坐标(x，y)，其中，x为行数，y为列数。
连通域标记单元3用于采用8连通分析方法，根据数列奇偶位置、当前地址数据的像素坐标(x0，y0)以及当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)，对当前地址数据进行标记，其中，邻域范围的奇邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure BDA0002166279400000061
邻域范围的偶邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure BDA0002166279400000062
其中，x0和y0分别为当前地址数据的像素行列坐标，x和y分别为当前地址数据像素坐标前面击中的像素行列坐标。
行坐标和存储器4用于存储标记后各地址数据的行坐标和。
列坐标和存储器5用于存储标记后各地址数据的列坐标和。
像素数量和存储器6用于存储标记后同一质心拥有的目标像素数量和。
标记存储器7用于根据标记，将标记后的各地址数据存储至相应地址位置，以计算同一标记下的质心。
等价标记查找表单元8用于将不同标记地址数据对应的目标像素进行归类，得到等价标记查找表。
质心计算单元9用于采用二值图像质心计算方法，根据地址数据质心参数数组和等价标记查找表，计算不含单点噪声的连通域的质心，其中，质心参数数组包括目标像素各地址数据的行坐标和、列坐标和以及目标像素数量和三个一维数组。
基于上述基于奇偶位置的目标质心定位系统，本发明还提供一种基于奇偶位置的目标质心定位方法，包括以下步骤：
1)CMOS像素探测器的阵列大小为m*n，其中，m为高度，n为宽度，也为二值图像的分辨率。以512*1024为例，其中，CMOS像素探测器的地址读出电路10按照从左向右、从上向下的优先级编码顺序，经由列选择器后，以两列为一个单元输出连通域内所有击中的n个目标像素的地址数据，地址数据的位宽为24位，其中，高5位表示时间戳信息，第18位至14位表示32选一列选择器，第13位至10位表示16选一列选择器，低10位表示两列中按照优先级顺序编码的二进制地址数据。
2)将所有击中的目标像素的地址数据全部存储至数据存储器1中，数据存储器1记录此时地址数据的总数，数据存储器1的深度为N。
3)地址转换单元2读取一个地址数据，并将其转换为对应目标像素在CMOS像素探测器中的像素坐标(x0，y0)。
4)如图3所示，连通域标记单元3复位后处于接收数据状态，采用8连通分析方法，根据数列奇偶位置、当前地址数据的像素坐标(x0，y0)以及当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)，对当前地址数据进行标记，标记后的质心参数数组分别存入相应存储器内，不同标记的地址数据存储至标记存储器7的相应地址位置，不同标记地址数据对应的目标像素过等价标记查找表单元8进行归类，得到等价标记查找表，具体为：
4.1)当连通域标记单元3开始处理地址数据时进入开始状态，将标记存储器7的计数器cnt置0即cnt＝0，表示未标记(cnt＝1表示已标记)，判断当前地址数据是否为第一个地址数据，如果该地址数据是第一个地址数据，则进入步骤4.2)；如果该地址数据不是第一个地址数据，则进入步骤4.3)。
4.2)连通域标记单元3进入第一输出状态对当前地址数据进行标记，进入步骤4.1)，其中，第一输出状态为：
①将当前地址数据写入标记存储器7相应的地址位置(例如地址1)，并将标记存储器7的计数器cnt置1，指向下一个新标记。
②将标记后地址数据的质心参数数组即行坐标x0、列坐标y0和1(表示属于同一个标记的目标像素个数单位，总数为n*1)分别写入相应地址位置(例如标记1为地址)的行坐标和存储器4、列坐标和存储器5以及像素数量和存储器6中。
③同时，遍历等价标记查找表单元8的等价标记查找表，将标记存储器7的不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类(例如：标记1地址存1，标记2地址存2，如果标记1和2是同一堆，则将标记2地址内存储的数据更新为1)，得到更新后的等价标记查找表，完成对该第一个地址数据的像素坐标(x0，y0)的标记。
4.3)连通域标记单元3判断当前地址数据是否为最后一个地址数据，如果该地址数据不是最后一个地址数据，则进入步骤4.4)；如果该地址数据是最后一个地址数据，则进入步骤5)。
4.4)如图4所示，连通域标记单元3读取当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)。
4.5)连通域标记单元3采用对列坐标取模2的方式即y0％2，判断当前地址数据的像素坐标(x0，y0)是奇数列还是偶数列，若是奇数列，则进入步骤4.6)；若是偶数列，则进入步骤4.7)。
4.6)连通域标记单元3通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)：
4.6.1)连通域标记单元3通过公式(1)判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标即左邻域、上邻域或左上邻域坐标。
4.6.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)。
4.6.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)，其中，第二输出状态为：
①如果像素坐标(x，y)的标记不等于像素坐标(x0，y0)的标记，则对当前地址数据的标记和等价标记查找表进行更新，即将两像素坐标中标记值较小的标记赋予当前地址数据，并写入标记存储器7相应的地址位置，等价标记查找表单元8将该较小标记写入较大标记的地址位置，例如两个标记2和3，正常情况下等价标记查找表的第一个地址位置对应1，第二个地址位置对应2，第三个地址位置对应3，以此类推，但是上述确定标记2和3属于同一邻域，也就是说，第二个地址位置对应2不变，第三个地址位置中也应该存放2，这样就是将较小标记写入较大标记的地址位置，即将标记2写入原本是标记3的地址位置，以此利用等价标记查找表可以清楚看出哪几个标记是属于一组的，完成对标记的分类和更新。
②如果像素坐标(x，y)的标记等于像素坐标(x0，y0)的标记，则不需对当前地址数据的标记和等价标记查找表进行更新，直接将当前地址数据写入标记存储器7相应的地址位置。
4.6.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)，
4.6.5)如果前一个地址数据的像素坐标(x，y)与该地址数据的像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)。
4.7)连通域标记单元3通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)：
4.7.1)通域标记单元3通过公式(2)判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标即右上邻域、上邻域、左下邻域、左邻域或左上邻域坐标。
4.7.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是偶邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)。
4.7.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是偶邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)。
4.7.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是偶邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)。
4.7.5)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是偶邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)。
5)质心计算单元9根据质心参数数组和等价标记查找表，采用二值图像质心计算方法，计算得到不含单点噪声的连通域的质心，具体为：
5.1)质心计算单元9以1为间隔，递减遍历一次等价标记查找表单元8的等价标记查找表，将标记存储器7不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类，更新等价标记查找表。
5.2)质心计算单元9以1为间隔，分别递加遍历一次行坐标和存储器4、列坐标和存储器5以及像素数量和存储器6，更新质心参数数组。
5.3)质心计算单元9根据更新后的质心参数数组和等价标记查找表，采用二值图像质心公式，计算连通域的质心(xc，yc)：
Figure BDA0002166279400000091
Figure BDA0002166279400000092
其中，A为一个连通域目标像素的个数，(x，y)为连通域的目标像素坐标。
如图5所示，为采用本发明得到的测试图像示意图，可以看出，真实的被轰击后的目标像素采用黑色区域表示，且击中的像素区域大多是噪声点，即很多目标像素均为孤立的点(不与其他点相连)，通过本发明的方法能够去除A为1的点，不计算其质心，减少冗余计算量，大大的减少算法运行时间和提高算法速度。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种基于奇偶位置的目标质心定位系统，其特征在于，包括：
数据存储器，用于存储CMOS像素探测器的地址读出电路按照优先级编码顺序输出的连通域内所有击中的目标像素的地址数据；
地址转换单元，用于逐个读取每一目标像素的地址数据，并转换为对应目标像素在CMOS像素探测器中的像素坐标；
连通域标记单元，用于采用8连通分析方法，根据数列奇偶位置、当前地址数据的像素坐标以及当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标，对当前地址数据进行标记；
行坐标和存储器，用于存储标记后各地址数据的行坐标和；
列坐标和存储器，用于存储标记后各地址数据的列坐标和；
像素数量和存储器，用于存储标记后同一质心拥有的目标像素数量和；
标记存储器，用于将标记后的各地址数据存储至相应地址位置；
等价标记查找表单元，用于将不同标记地址数据对应的目标像素进行归类，得到等价标记查找表；
质心计算单元用于采用二值图像质心计算方法，根据地址数据的列坐标和、列坐标和、目标像素数量和以及等价标记查找表，计算不含单点噪声的连通域的质心；
具体过程为：
4.1)将标记存储器的计数器置0，表示未标记，判断当前地址数据是否为第一个地址数据，如果该地址数据是第一个地址数据，则进入步骤4.2)；如果该地址数据不是第一个地址数据，则进入步骤4.3)；
4.2)连通域标记单元进入第一输出状态对当前地址数据进行标记，进入步骤4.1)；
4.3)连通域标记单元判断当前地址数据是否为最后一个地址数据，如果该地址数据不是最后一个地址数据，则进入步骤4.4)；如果该地址数据是最后一个地址数据，则进入步骤5)；
4.4)连通域标记单元读取当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)；
4.5)连通域标记单元采用对列坐标取模2的方式，判断当前地址数据的像素坐标(x0，y0)是奇数列还是偶数列，若是奇数列，则进入步骤4.6)；若是偶数列，则进入步骤4.7)；
4.6)连通域标记单元通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)，具体过程为：
4.6.1)连通域标记单元判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标即左邻域、上邻域或左上邻域坐标，其中，奇邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure FDA0003247820300000021
其中，x0和y0分别为当前地址数据的像素行列坐标，x和y分别为当前地址数据像素坐标前面击中的像素行列坐标；
4.6.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)；
4.6.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)；
4.6.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)；
4.6.5)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)；
4.7)连通域标记单元通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)；
所述第一输出状态的具体过程为：
①将当前地址数据写入标记存储器相应的地址位置，并将标记存储器的计数器置1，表示已标记，并指向下一个新标记；
②将标记后地址数据的质心参数数组即行坐标x0、列坐标y0和目标像素个数单位分别写入相应地址位置的行坐标和存储器、列坐标和存储器以及像素数量和存储器中；
③遍历等价标记查找表单元的等价标记查找表，将标记存储器的不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类，得到更新后的等价标记查找表；
所述第二输出状态的具体过程为：
A)如果像素坐标(x，y)的标记不等于像素坐标(x0，y0)的标记，则将两像素坐标中标记值较小的标记赋予当前地址数据，并写入标记存储器相应的地址位置，等价标记查找表单元将该较小标记写入较大标记的地址位置；
B)如果像素坐标(x，y)的标记等于像素坐标(x0，y0)的标记，则直接将当前地址数据写入标记存储器相应的地址位置。
2.如权利要求1所述的一种基于奇偶位置的目标质心定位系统，其特征在于，所述优先级编码顺序为从左向右、从上向下。
3.一种基于奇偶位置的目标质心定位方法，其特征在于，包括以下内容：
1)CMOS像素探测器的地址读出电路按照优先级编码顺序，输出连通域内所有击中的目标像素的地址数据；
2)将所有击中的目标像素的地址数据全部存储至数据存储器中，数据存储器记录此时地址数据的总数；
3)地址转换单元读取一个地址数据，并将其转换为对应目标像素在CMOS像素探测器中的像素坐标；
4)连通域标记单元采用8连通分析方法，根据数列奇偶位置、当前地址数据的像素坐标(x0，y0)以及当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)，对当前地址数据进行标记，标记后地址数据的列坐标和、列坐标和、目标像素数量和分别存入相应存储器内，不同标记的地址数据存储至标记存储器的相应地址位置，不同标记地址数据对应的目标像素通过等价标记查找表单元进行归类，得到等价标记查找表，具体过程为：
4.1)将标记存储器的计数器置0，表示未标记，判断当前地址数据是否为第一个地址数据，如果该地址数据是第一个地址数据，则进入步骤4.2)；如果该地址数据不是第一个地址数据，则进入步骤4.3)；
4.2)连通域标记单元进入第一输出状态对当前地址数据进行标记，进入步骤4.1)；
4.3)连通域标记单元判断当前地址数据是否为最后一个地址数据，如果该地址数据不是最后一个地址数据，则进入步骤4.4)；如果该地址数据是最后一个地址数据，则进入步骤5)；
4.4)连通域标记单元读取当前地址数据前面击中的邻域范围内地址数据的像素坐标(x，y)；
4.5)连通域标记单元采用对列坐标取模2的方式，判断当前地址数据的像素坐标(x0，y0)是奇数列还是偶数列，若是奇数列，则进入步骤4.6)；若是偶数列，则进入步骤4.7)；
4.6)连通域标记单元通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)，具体过程为：
4.6.1)连通域标记单元判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的奇邻域范围坐标即左邻域、上邻域或左上邻域坐标，其中，奇邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure FDA0003247820300000041
其中，x0和y0分别为当前地址数据的像素行列坐标，x和y分别为当前地址数据像素坐标前面击中的像素行列坐标；
4.6.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)；
4.6.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)；
4.6.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)；
4.6.5)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是奇邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)；
4.7)连通域标记单元通过作差判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标，并根据判断结果，对当前地址数据进行标记，并更新等价标记查找表，进入步骤4.1)或4.4)；
5)质心计算单元根据列坐标和、列坐标和、目标像素数量和以及等价标记查找表，采用二值图像质心计算方法，计算得到不含单点噪声的连通域的质心；
所述第一输出状态的具体过程为：
①将当前地址数据写入标记存储器相应的地址位置，并将标记存储器的计数器置1，表示已标记，并指向下一个新标记；
②将标记后地址数据的质心参数数组即行坐标x0、列坐标y0和目标像素个数单位分别写入相应地址位置的行坐标和存储器、列坐标和存储器以及像素数量和存储器中；
③遍历等价标记查找表单元的等价标记查找表，将标记存储器的不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类，得到更新后的等价标记查找表；
所述第二输出状态的具体过程为：
A)如果像素坐标(x，y)的标记不等于像素坐标(x0，y0)的标记，则将两像素坐标中标记值较小的标记赋予当前地址数据，并写入标记存储器相应的地址位置，等价标记查找表单元将该较小标记写入较大标记的地址位置；
B)如果像素坐标(x，y)的标记等于像素坐标(x0，y0)的标记，则直接将当前地址数据写入标记存储器相应的地址位置。
4.如权利要求3所述的一种基于奇偶位置的目标质心定位方法，其特征在于，所述步骤4.7)的具体过程为：
4.7.1)通域标记单元判断像素坐标(x，y)是否为像素坐标(x0，y0)的偶邻域范围坐标即右上邻域、上邻域、左下邻域、左邻域或左上邻域坐标，其中，偶邻域范围坐标为像素坐标(x0，y0)前面击中的像素坐标(x，y)的位置满足：
Figure FDA0003247820300000051
4.7.2)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是偶邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.4)；
4.7.3)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)是偶邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则进入第二输出状态后，进入步骤4.4)；
4.7.4)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是偶邻域范围坐标，且当前地址数据未标记，则进入第一输出状态后，进入步骤4.1)；
4.7.5)如果像素坐标(x，y)与像素坐标(x0，y0)不是偶邻域范围坐标，且当前地址数据已标记，则直接进入步骤4.1)。
5.如权利要求3所述的一种基于奇偶位置的目标质心定位方法，其特征在于，所述步骤5)的具体过程为：
5.1)质心计算单元以1为间隔，递减遍历一次等价标记查找表单元的等价标记查找表，将标记存储器不同地址位置中具有相同存储数据的目标像素归为一类，更新等价标记查找表；
5.2)质心计算单元以l为间隔，分别递加遍历一次行坐标和存储器、列坐标和存储器以及像素数量和存储器，更新质心参数数组；
5.3)质心计算单元根据更新后的质心参数数组和等价标记查找表，采用二值图像质心公式，计算连通域的质心(xc，yc)：
Figure FDA0003247820300000052
Figure FDA0003247820300000053
其中，A为一个连通域目标像素的个数，(x，y)为连通域的目标像素坐标。
CN201910748128.9A 2019-08-14 2019-08-14 一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法 Active CN110503086B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910748128.9A CN110503086B (zh) 2019-08-14 2019-08-14 一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910748128.9A CN110503086B (zh) 2019-08-14 2019-08-14 一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110503086A CN110503086A (zh) 2019-11-26
CN110503086B true CN110503086B (zh) 2021-10-22

Family

ID=68587439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910748128.9A Active CN110503086B (zh) 2019-08-14 2019-08-14 一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110503086B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111984189B (zh) * 2020-07-22 2022-05-17 深圳云天励飞技术股份有限公司 神经网络计算装置和数据读取、数据存储方法及相关设备
CN113743147B (zh) * 2021-07-16 2023-08-29 广东技术师范大学 一种基于模糊成像机理的抗模糊二维码图像及其盲复原方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108593958A (zh) * 2017-12-15 2018-09-28 北京航空航天大学 同步获取气固两相流速度场的方法和装置
CN109844809A (zh) * 2017-11-30 2019-06-04 深圳配天智能技术研究院有限公司 一种图像处理方法及装置、计算机可读存储介质

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103105887A (zh) * 2013-02-04 2013-05-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种基于psd位置探测器的光电混合相关器
CN103630299B (zh) * 2013-11-29 2015-10-28 北京航空航天大学 一种大像素数光斑图像的实时质心定位方法及装置
CN104061929B (zh) * 2014-07-08 2017-03-08 上海新跃仪表厂 共光路多视场星敏感器及其星体姿态测量方法
CN104143096B (zh) * 2014-07-22 2017-06-20 天津大学 基于地址事件表达的二值连通域标记方法
KR102357345B1 (ko) * 2015-01-27 2022-02-03 삼성디스플레이 주식회사 유기 발광 표시 장치
CN105678711B (zh) * 2016-01-29 2018-08-21 中国科学院高能物理研究所 一种基于图像分割的衰减校正方法
CN107450091B (zh) * 2017-07-25 2020-01-03 苏州德锐特成像技术有限公司 一种基于面阵相机芯片的电离辐射计量方法和装置
EP3474540A1 (en) * 2017-10-20 2019-04-24 Secure-IC SAS Synthetic physically unclonable function derived from an imaging sensor
CN109785347A (zh) * 2018-04-27 2019-05-21 京东方科技集团股份有限公司 图像处理方法、图像处理系统及存储介质

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109844809A (zh) * 2017-11-30 2019-06-04 深圳配天智能技术研究院有限公司 一种图像处理方法及装置、计算机可读存储介质
CN108593958A (zh) * 2017-12-15 2018-09-28 北京航空航天大学 同步获取气固两相流速度场的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110503086A (zh) 2019-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111462225B (zh) 一种红外光斑图像的质心识别定位方法
CN110503086B (zh) 一种基于奇偶位置的目标质心定位系统及方法
WO2021129791A1 (zh) 基于光学动捕的大空间环境下多相机标定方法及相关设备
Wang et al. YOLOv3‐Litchi Detection Method of Densely Distributed Litchi in Large Vision Scenes
CN112017225A (zh) 一种基于点云配准的深度图像匹配方法
CN106295498B (zh) 光学遥感图像目标区域检测装置与方法
CN102737243A (zh) 获取多幅图像的描述信息的方法及装置与图像匹配方法
CN107945215A (zh) 高精度红外图像跟踪器及一种目标快速跟踪方法
US20220163686A1 (en) Method and Apparatus for Identifying Location Spectrum, and Computer Storage Medium
CN112906737B (zh) 一种基于多辐射源基于密度特征聚类及识别的方法
CN113643365B (zh) 一种相机位姿估计方法、装置、设备以及可读存储介质
CN107704867A (zh) 一种视觉定位中基于衡量因子的图像特征点误匹配剔除方法
CN107274679A (zh) 车辆识别方法、装置、设备及计算机可读存储介质
CN115187676A (zh) 一种高精度线激光三维重建标定方法
CN104537376A (zh) 一种识别台标的方法及相关设备、系统
CN104463240A (zh) 一种控制列表界面的方法及装置
CN103162818A (zh) 基于矩不变性的激光光束束宽评价方法
Yang et al. Extracting buildings from airborne laser scanning point clouds using a marked point process
CN112801928B (zh) 一种基于注意力机制的毫米波雷达与视觉传感器融合方法
CN114494695A (zh) 一种智慧水利城乡积涝水位监测预警方法及装置
CN113095316A (zh) 基于多级融合和角点偏移的图像旋转目标检测方法
CN115661255B (zh) 一种激光slam回环检测与校正方法
CN111598956A (zh) 标定方法、装置和系统
CN112529831B (zh) 利用图像处理技术的地貌潜变观测设备
CN111065158B (zh) 一种基于蜂窝网信号角度和强度融合的指纹定位方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant