[發(fā)明專利]大尺度鋼板三維測量中特殊標記物快速精確定位方法

有效

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• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103604388A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 錢強;龐林斌;史金龍;王直;劉鎮(zhèn);白素琴
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發(fā)明屬于船舶制造測量技術領域，涉及一種大尺度鋼板三維測量中特殊標記物快速精確定位方法。

背景技術

在結合激光與視覺的測量系統中，需要在被測物體上放置特定標記，首先用相機測量物體的關鍵標記點；再通過激光對同樣的標記點進行測量，進而建立兩種測量系統的配準關系，求解配準參數；后續(xù)的測量過程中，直接利用相機測量，并用配準參數來修正相機測量結果，消除測量中出現的畸變等問題，從而同時提高測量系統的精度和速度，充分融合兩種測量技術的優(yōu)點。但目前常用的方法多針對于特定目標的精確定位，無法在復雜的外部環(huán)境下穩(wěn)定地工作，并不適用于在船舶制造過程中的大尺寸鋼板測量系統。為了不受自然光照、照相角度和曝光時間等外界因素的影響，提出一種快速精確、能夠適用于復雜環(huán)境和工業(yè)要求的激光標簽精確定位技術至關重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種大尺度鋼板三維測量中特殊標記物快速精確定位方法。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

一種大尺度鋼板三維測量中特殊標記物快速精確定位方法，方法的實現基于的條件包括：工業(yè)相機、特殊標記物和GPU服務器，其中特殊標記物為2cm*2cm的激光標簽，工業(yè)相機的分辨率為1440*1080以上、幀率為10fps以上，經由1394線和1394卡連接到具有存儲和分析功能的GPU服務器。

本發(fā)明的一種大尺度鋼板三維測量中特殊標記物快速精確定位方法，包括如下具體步驟：

a.在大型鋼板上標記特殊標記物（比如激光標簽）；

b.通過工業(yè)相機對激光標簽和非激光標簽物體進行多次拍照；

c.通過人工選取的方法分別選取兩組照片集I和II，其中照片集I中均為激光標簽圖像，照片集II中均為不完整激光激光標簽圖像（非激光標簽圖像或僅是激光標簽部分區(qū)域圖像），以照片集I和II作為本方法機器學習階段的正負訓練樣本集；

d.用基于GPU運算的HOG算法對正負樣本集進行訓練；

e.采用工業(yè)相機對含有激光標簽的大型鋼板拍照并傳至服務器；

f.在服務器上采用基于GPU的HOG算法對鋼板照片中的激光標簽進行檢測，檢測結果采用矩形框在圖像中標識，實現激光標簽的粗定位；

g.采用基于DOG的二值化方法對激光標簽進行進一步的精準定位，獲取定位數據以提供給相機測量系統和激光測量系統的參數配準。

附圖說明

圖1：本發(fā)明特殊標記物快速精確定位方法實現過程圖；

圖2：本發(fā)明中各硬件設備連接圖；

圖3：本發(fā)明中HOG算法流程圖；

圖4：本發(fā)明基于DOG的激光標簽二值化過程圖，其中：（a）為激光標簽，（b）激光標簽圖像I灰度直方圖，（c）為圖像I的DOG極值點，（d）為初步二值化圖像Ibin，（e）為對Ibin進行膨脹操作得到的圖像Ibin2，（f）為對激光標簽的中心定位圖像，（g）為對（f）圖的局部放大圖。

具體實施方式

如圖2所示，為本發(fā)明中硬件設備連接圖，由高性能工業(yè)相機及一臺高性能GPU服務器和特殊標記物組成。其中特殊標記物為2cm*2cm的激光標簽，工業(yè)相機的分辨率為1440*1080以上、幀率為10fps以上，經由1394線和1394卡連接到具有存儲和分析功能的GPU服務器。

圖1所示，為本發(fā)明大尺度鋼板三維測量中特殊標記物快速精確定位方法實現過程圖；

本發(fā)明方法中大尺寸鋼板上激光標簽的檢測（粗定位）采用基于GPU的快速HOG算法，該算法的流程圖如圖3所示。

該算法中梯度計算方法為：對于圖像I，設某像素點位置為(x,y)，其灰度大小記為I(x,y)，則該像素的梯度大小和方向分別如公式（1）和（2）所示。