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龙图腾网恭喜南京大学;长春理工大学申请的专利一种基于质心漂移和光强闪烁的整层大气湍流测量方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119169039B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411675121.6，技术领域涉及：G06F11/14；该发明授权一种基于质心漂移和光强闪烁的整层大气湍流测量方法是由李文峰;蒋青芳;赵康僆;刘智;刘珺;胡马援;孟祥旭;林凯斌设计研发完成，并于2024-11-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于质心漂移和光强闪烁的整层大气湍流测量方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于质心漂移和光强闪烁的整层大气湍流测量方法。属于星地激光通信技术领域。大气湍流参数测量步骤包括：使用高分辨率成像镜头和高速可见光相机作为接收装置，以采集经大气湍流后的星光光斑图像；接着，通过泽尼克矩进行星图的边缘检测，以精确分析和识别星图中的形状特征，实现亚像素级别的边缘检测；在此基础上，对星点边缘区域内进行动态兰索斯插值，实现重采样并保留星图细节，利用灰度梯度的归一化振幅增强权值法提高质心定位的准确性，提高抗干扰能力并实现更高的定位精度；最后，通过光强闪烁方差和质心漂移方差的计算，获取星地激光通信时大气信道传输条件中的整层大气湍流强度。

本发明授权一种基于质心漂移和光强闪烁的整层大气湍流测量方法在权利要求书中公布了：1.一种基于质心漂移和光强闪烁的整层大气湍流测量方法，其特征在于，步骤包括：S1.采集经过大气湍流的星图；S2.使用泽尼克矩进行星图的边缘检测获得星图的形状特征，实现恒星光斑与背景的分离，并定位星点的边缘信息；S3.对星点的边缘内进行动态兰索斯插值实现重采样；S4.对插值后的星图利用灰度梯度的归一化振幅增强权值进行恒星光斑质心定位；S5.根据步骤S2使用泽尼克矩进行星图的边缘检测结果计算光强闪烁，并根据步骤S4的质心定位结果计算光斑质心漂移方差，基于光强闪烁和光斑质心漂移测量整层大气湍流强度；步骤S2中所述使用泽尼克矩进行星图的边缘检测获得星图的形状特征，具体实现步骤包括：S2.1读取星图后对每个像素周围的多个像素计算泽尼克矩，使用泽尼克矩获得星点的形状特征，泽尼克矩是定义在单位圆上的复数，分解为径向和角向函数，由一组正交于单位圆U：x2+y2≤1内部的复多项式推导而来，二维连续函数的n行m列的尼克矩Znm计算公式如下： 其中，fx，y表示连续图像函数，ρ，θ是坐标点x，y的极坐标形式，ρ为原点到坐标点x，y的矢量长度，θ为矢量逆时针方向的夹角，是二维多项式Vnmρ，θ的共轭多项式，表示为：Vnmρ，θ＝Rnmρejmθ2其中，j是模式数，Rnmρ是n行m列的尼克矩多项式，其定义为： 其中，s是从0到m和n应满足约束条件modn-m，2＝0和0≤m≤n，且n-|m|的值为偶数，在数字图像中，积分被求和代替为： S2.2建立亚像素边缘检测的理想模型，存在包含于单位圆内的直线LCircle，LCircle两侧的灰度值分别为a和a+k，d为原点到直线LCircle的垂直距离，为d方向与x轴的夹角；计算三个泽尼克矩ZnmZ00，Z11，Z20，其中Z00表示恒星光斑的平均亮度、Z11表示恒星光斑的倾斜形状；Z21表示恒星光斑的圆形度；再计算出四个定位参数其中h表示背景灰度值、k表示阶跃高度、d表示原点到边缘的垂直距离，表示垂线与水平的夹角，从而完成恒星光斑边缘定位，即： 其中，旋转的泽尼克矩S2.3由模板对图像的卷积计算Zernike矩，模板尺寸越大，求解精度越高，假设所选模板大小为N×N维，N是圆的直径，通过Zernike矩的亚像素边缘检测算法计算出的边缘的亚像素位置如下： 其中，xs，ys为该边的子像素坐标，x0，y0为原点坐标；S2.4采用阈值分割法，由星图中恒星光斑与背景在灰度上的差异，实现恒星光斑与背景的分离，dt为阈值，当d≤dt时，像素为边缘点，将边界点标记为1，其余点为0，定位星点的边缘信息；步骤S3中所述对星图边缘区域内进行动态兰索斯插值实现重采样，具体实现步骤包括：S3.1以插值点为中心，获取在超过灰度阈值的恒星光斑的边缘区域作为窗口；S3.2使用兰索斯核函数计算窗口内每个像素的权重用于插值计算：Lanczos插值由滤波器的重构内核Lx定义： 其中，sincx是标准化的sinc函数，a是正整数，当a＝3时为Lanczos3插值，通过计算输入图像与Lanczos3核之间的离散卷积，可得到扩展像素的相应值；Lanczos3插值公式如下： 其中，xLanczos表示变量，LxLanczos表示Lanczos3插值，设suv为图像中具有坐标u，v的像素点；星图边缘区域内的Lanczos3插值函数sLanczos3xLan，yLan表示如下： S3.3将窗口内所有像素的值与权重相乘后的值相加，得到恒星光斑的插值结果；步骤S4中所述利用灰度梯度的归一化振幅增强权值进行质心定位，具体实现步骤包括：S4.1使用灰度质心法，计算像素处的梯度值，获取梯度矩阵和灰度矩阵；假设星图尺寸为P×Q，xi和yj为每个像素对应的水平坐标和垂直坐标，fxi，yj为每个像素处CCD的输出灰度值，理论质心坐标xtheory，ytheory为： 经过对插值后的星图进行分割操作，分为了圆内和圆外两部分，然后基于梯度和灰度矩阵的分割，计算新的强度值，为sLanczos3xLan，yLan像素处的梯度值，为灰度矩阵的一阶导数，为： gx为xLan分量的偏导数，gy为yLan分量的偏导数，MxGV,yGV为梯度的振幅值： S4.2利用梯度的归一化振幅值增强星点中心附近的权值，得到新的灰度值分布；利用梯度的归一化分布MnormalizedxLan，yLan来进一步增强星点中心xCenter,yCenter附近的权值，梯度矩阵和灰度矩阵的归一化振幅矩阵遵循下式： SxLan，yLan为Lanczos3插值后星图得到的灰度值的分布；S4.3由得到的灰度值分布SxLan，yLan，更新经过Lanczos3插值的质心坐标，更新后的光斑质心坐标xCurrent，yCurrent为： 。

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