面向精密测量场景的鲁棒亚像素级光斑中心定位方法研究

来源：电子测量技术杂志2026年第8期北京时间：

作者：孙佳鑫，葛双超，高正阳

单位：中北大学仪器与电子学院 太原 030051

摘要：在增强现实（AR）显示、激光光束校准及衍射光学元件检测等精密测量任务中，光斑中心的亚像素级定位精度对系统稳定性与可靠性具有关键影响。受限于系统像差、衍射畸变以及结构噪声等因素，传统基于模型拟合与规则提取的定位方法在复杂场景中难以实现稳健、准确的光斑中心估计。为此，构建了一种基于U-Net架构的光斑中心定位框架，提出自适应双通道热图监督机制，协同建模光斑中心及其扩散结构，实现对真实点扩散函数特征的精细表征。推理阶段引入基于Hessian矩阵的二阶差分极值检测方法，增强亚像素级峰值定位的稳定性。实验结果表明，所提出方法在真实光学数据集上误差分布集中、RMSE达0.413 pixel，与关键点检测模型HRNet及特征增强方法FFD相比，定位精度和稳定性均获得显著提升。

关键词：衍射光斑;亚像素定位;光斑中心定位