利用标记分水岭法实现夏克-哈特曼波前传感器质心探测.docx

第22卷第6期2014年6月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.22No.6Jun.2014

文章编号1004-924X(2014)06-1494-06

利用标记分水岭法实现夏克-哈特曼波前传感器质心探测

程利群1,王晓曼2*,景文博3

(1.长春理工大学理学院，吉林长春130022;2.长春理工大学电子信息工程学院，吉林长春130022;3.长春理工大学光电工程学院，吉林长春130022)

摘要：由于光斑质心探测精度直接影响夏克-哈特曼波前传感器的波前探测精度，本文提出基于标记分水岭法来确定阵列光斑质心探测窗口。首先，对采集到的夏克-哈特曼阵列光斑图像进行平滑并求出其梯度图像；然后，利用大津(OT-SU)阈值法在求出的梯度图像上进行目标标记，最后在标记过的梯度图像上进行分水岭分割，确定出每个光斑的探测窗口。由于该方法确定的质心探测窗口是对光斑实际大小进行匹配，故有效地抑制了噪声对质心探测的影响。实验结果表明：利用该方法确定光斑探测窗口所计算的质心精确度和稳定性均比传统的在子透镜窗口中计算光斑质心的方法要高。统计多幅图像计算得到的窗口质心标准差的平均值为0.0109,比传统法计算出的平均值0.0734提高了6倍，满足哈特曼波前传感器对光斑质心计算稳定性和精确度的要求。

关键词：夏克-哈特曼波前传感器；质心探测；探测窗口；标记分水岭法；标准差

中图分类号：TP212.14;TP391文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1494

CentroiddetectionofShack-Hartmannwave-frontsensorbymarkedwatershedmethod

CHENGLi-qun1,WANGXiao-man2*,JINGWen-bo3

(1.SchoolofScience,ChangchunUniversityofScienceandTechnology,Changchun130022,China;

2.SchoolofElectronicandInformationEngineering,ChangchunUniversity

ofScienceandTechnology,Changchun130022,China;

3.SchoolofPhoto-ElectronicEngineering,ChangchunUniversityof

ScienceandTechnology,Changchun130022,China)

*Correspondingauthor,Email:wmftys@126.com

Abstract:Astheaccuracyofwave-frontdetectionofShack-Hartmannsensorsismainlydependentontheaccuracyofcentroiddetectionofafocalspot,thispaperproposesadynamicdeterminationmethodofarrayspotcentroiddetectionwindowbasedonmarkedwatershedsegmentation.ThismethodsmoothesthespotimagecapturedbyaShack-Hartmannwave-frontsensorbasedonthemarkedwa-tershedsegmentationandobtainsitsgradientimage,firstly.ThentheOTSUmethodisusedtomark

收稿日期：2013-10-10;修订日期：2013-11-25.

基金项目：吉