1、在衛(wèi)星光通信通信過程中，為了實現(xiàn)鏈路的建立和保持，瞄準，跟蹤，捕獲（PAT）系統(tǒng)的光學傳感器必須要能夠實時、精確地確定光斑圖像的質心位置，以準確計算出它與標準位置的偏差，然后通過控制器來校正這個偏差，使光束正確地指向對方。因此，光斑質心位置的精確測量是衛(wèi)星光通信可靠性的重要保證。但由于CCD成像分辨率的局限性，光斑圖像的分辨率總是有限的，因此由CCD采集到的圖像實際上是一些離散的點，本文旨在通過圖像處理方法用軟件以及數(shù)學算法的方式對離散

2、的點進行細分，甚至達到連續(xù)的程度，從而使光斑質心的定位精度得到進一步的提高。
　　本課題的理論模型是用理論的二維高斯函數(shù)離散化得到的矩陣來代替光斑的灰度圖像的灰度矩陣，由高斯函數(shù)中心可以得到理論的光斑質心，之后用圖像處理方法（插值）對圖像進行處理，在計算處理后光斑圖像質心與理論質心對比得到誤差。通過對比不同方法的誤差大小，來得出最優(yōu)話的方法策略，以及驗證方法的有效性。
　　本課題所提出的精確定位光斑質心的方法，是建立在以傳統(tǒng)

3、的圖像處理方法中插值方法的基礎上，根據(jù)高斯光斑的特性對光斑圖像的灰度矩陣根據(jù)梯度進行分割，并在分割區(qū)域內分別采用不同的插值點數(shù)和不同的插值方法，通過用質心法計算并對比誤差得到最優(yōu)插值策略；后又在傳統(tǒng)灰度質心法基礎上進行改進，對分割區(qū)域進行平方加權以體現(xiàn)高斯光斑中心附近權重特性。
　　對本文提出的方法，使用matlab進行仿真實驗，梯度分割插值法相對簡單的整體線性插值法的定位精度有明顯提高，這是由于高斯函數(shù)的函數(shù)值分布是非均勻變化的

4、，導致了對圖像進行整體插值后定位精度提高不多，而梯度分割插值法就很好的解決了這個問題。對梯度分割插值后的光斑圖像使用本文提出的分割平方加權算法計算質心，該算法相對傳統(tǒng)質心算法，對插值部分進行了平方加權，體現(xiàn)了中心附近的像素點的灰度值的權重滿足高斯光斑的分布特點。
　　本文設計了一個捕獲光斑的模擬實驗，模擬激光通信捕獲光斑的過程，通過對模擬實驗所獲取的光斑使用本文算法進行驗證，判定方法的準確性、實時性、穩(wěn)定性，并且經模擬實驗驗證，分