引用本文：
曹聪，郭建中，王振亚，等. 一种水下激光通信系统的光斑检测算法[J]. 光通信技术，2022，46（1）：7-11.
曹 聪1，2，郭建中1，2*，王振亚1，2，艾 勇2，梁赫西2
（1. 武汉纺织大学 电子与电气工程学院，武汉430200；2. 武汉六博光电技术有限责任公司，武汉 430072）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了有效解决水下激光通信系统的激光光斑检测困难的问题，针对水质衰减系数约为5.5 dB/m、发射源与采集端相距5~10 m的低可视度复杂的水下环境，提出了一种简单实用的水下激光光斑检测算法。首先，通过图像去雾操作，增强图像中的目标光斑与背景的对比度；其次，经过高斯滤波，消除图像噪点；然后，选取合适阈值进行二值化,提取目标激光光斑；最后，通过改进的灰度重心算法计算光斑中心。实验结果表明：该算法不仅计算简单，且在低可视度高衰减的水质情况下能较准确地识别出目标激光光斑，并获取其中心坐标，使得水下激光通信系统能够根据光斑位置进行调整，实现正常通信。
关键词：低可视度；图像增强；光斑识别；光斑中心；图像处理
中图分类号：TN929.12 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2022）01-0007-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2022.01.002
0 引言
近年来，激光通信技术以传输带宽高、衰减度小、保密性强、相干光发散小和调制速率高的特点引起了研究人员的重视，除了用于空间光通信系统外，现在已有用于水下光通信的报道。2017年3月，美国发布了模块化光学通信（OCOMMS）载荷项目计划，预期通信速率>1 kb/s，工作水深为30～75 m[1]。2019年，LU C H等人[2]在基于450 nm激光器的通信系统中，通过使用非归零开关键控（NRZ-OOK）调制和数字非线性均衡技术，在水下实现了60 m距离的传输，传输速率达到2.5 Gb/s，误码率为3.5×10-3。由于水下环境的特殊性，能见度低，所以水下激光通信系统中激光对准成为了难点。上述这些系统必须保证在光源发射端与信号接收端精确对准的情况下通信才不会失效[3]。因此，本文提出一种非精确对准时的水下激光光斑检测算法。
3 结束语
针对水下环境复杂、能见度低的特点，本文对水下光斑检测提出了一种新的算法，该算法计算简单，提取光斑坐标准确率高。根据提取的坐标调整设备位置，能够进行有效的对准，使水下激光通信系统实现正常通信。该算法的处理时间短，在系统后续的改进中能够满足实时需求。