[發明專利]結構光圖像的增強方法和裝置

無效

• 申請號: 200710037195.7
• 申請日: 2007-02-06
• 公開（公告）號: CN101241594A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 夏勇;方志宏;熊新華;戎戈;陸敏健
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T1/00;G05D25/02
• 代理公司: 上海明成云知識產權代理有限公司
• 代理人: 周成

技術領域

本發明涉及結構光成像技術，更具體地說，涉及一種結構光成像的增強方法和裝置，該方法和裝置能夠減少環境干擾，增強結構光圖像。

背景技術

結構光一般由激光束組成，激光束是人造的純粹光，相干性好，具有單一波長、能量集中的特點。結構光成像技術是圖像處理，特別是圖像測量技術的一種重要手段與方法，在工業測量中被逐漸使用。目前常用的結構光為點陣類結構光，通過對已知的被測對象進行單點、多點、直線、曲線照射投影進行成像。結構光與被測對象融合后成圖像，由于對象、照射方法及對象位置的不同，得到的圖像會有一些明顯的變化，利用這種特性，可以計算出與被測對象有關的位置、尺寸等參數。由于在鋼鐵件測量目標平面上由于沒有參考的紋理特征與基準，周圍又有干擾，使用結構光成像來進行圖像辨識與測量工作比較合適。但由于激光能量高度集中，對人體眼睛與皮膚可能會造成傷害，有各種嚴格規定，(如IEC與FDA對激光產品進行了安全分類，IEC是Class1到4，FDA是Class?I到IV)在有人操作的工業環境，必須盡可能使用激光能量低的微弱結構光，但是在環境光變化劇烈的工業現場，有大量的背景光干擾，如工業強照明光、半敞開廠房太陽光、移動的物體陰影，這些干擾會降低圖像中結構光與周圍背景的反差，使得結構光與周圍背景的對比度較小，造成很難分辨，使得無法有效的進行圖像辨識與測量工作。

目前主要采用的方法是封閉測量工作的光環境空間，杜絕外部背景光干擾，或者提高激光的發射功率，使激光圖像的亮度足夠高。但是由于光環境空間比較大，采用封閉式空間，需要占據非常大的生產場地，安裝十分困難，并影響生產安全；大幅度提高激光功率又容易產生安全問題，影響人體健康。另外被測對象為大尺寸時，照射距離也會影響成像效果。結構光如果照射在距離比較近的被測對象上時，那么在圖像上就比較亮，如果照射在距離比較遠的被測對象上時，得到的圖像就比較暗，而且結構光長線本身的亮度也不均勻，中間亮，兩邊暗，有時會加重圖像中結構光亮度的變化，產生嚴重差異降低圖象處理效果。

因此，需要一種新的結構光成像的增強方法和裝置來克服現有技術在復雜的測量環境中存在的封閉場地難度大、安裝困難并存在安全問題以及結構光成像中自身的缺點。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺點，本發明的目的是提供一種增強結構光的方法和裝置，該方法和裝置簡單、安全，能夠減少環境干擾，增強結構光圖像。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

該結構光成像的增強方法的具體步驟如下：

A.使用增強結構光成像裝置獲取包含結構光的背景圖像；

B.使用增強結構光成像裝置獲取不含結構光的背景圖像；

C.將步驟A中所述的包含結構光的背景圖像減去B中所述的不含結構光的背景圖像，獲得結構光圖像；

D.依次重復步驟A、B、C，獲得結構光圖像；

E.使用計算機對步驟C中所述的結構光圖像與步驟D中所述的結構光圖像進行疊加，直至形成最終增強的結構光圖像。

所述的步驟A的具體步驟如下：

A1.保持被測對象固定；

A2.通過計算機控制使結構光控制器產生指定規格的電源，使結構光發生器產生結構光，結構光照射在被測對象上形成結構光影像；

A3.使用CCD照相機對被測對象拍照，并通過計算機的圖像采集卡獲取包含結構光的背景圖像。

所述的步驟A2中，使用結構光控制器控制結構光發生器，從而調節結構光的亮度，減少結構光圖像的亮度變化：

當被測對象較近或者用結構光比較亮的部分進行照射時，通過結構光控制器使產生的輸出電源的占空比降低，使結構光的亮度降低；

當被測對象較遠或者用結構光比較暗的部分進行照射時，通過結構光控制器使產生的輸出電源的占空比提高，使結構光的亮度提高。

所述的步驟B的具體步驟如下：

B1.通過計算機控制使結構光控制器關閉電源，使結構光發生器關閉，被測對象上的結構光影像消失；

B2.使用CCD照相機對被測對象拍照，并通過計算機的圖像采集卡獲取不含結構光的背景圖像。

所述的步驟D的重復次數至少為一次。

所述的步驟E中的疊加次數根據規定次數或結構光圖像達到要求而設定：

達到規定疊加次數或結構光圖像達到要求，完成結構光圖像的增強；

未達到規定疊加次數或結構光圖像未達到要求，繼續與步驟D中所述的重復獲得結構光圖像進行疊加，直至形成最終增強的結構光圖像，完成結構光圖像的增強。