[發明專利]一種遠程配匙方法及系統

有效

• 申請號: 201611177790.6
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106780743B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 李輝;申勝男;戴翔宇;李威;劉森;蔡茫;黃貽蒼;周星穎
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T5/00;G06T7/13;B33Y50/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵;姜學德

本發明公開了一種遠程配匙方法及系統，包括以下步驟：建立鑰匙坯數據庫，存儲鑰匙坯模型及模型尺寸參數；采集鑰匙圖像；處理鑰匙圖像，將采集的鑰匙圖像進行處理，消除拍攝距離和拍攝角度不同導致的比例失真；提取鑰匙圖像齒形輪廓；建立三維鑰匙幾何模型，將提取的鑰匙輪廓與鑰匙坯型相結合建立三維鑰匙幾何模型；打印鑰匙，利用3D打印技術將三維鑰匙幾何模型加工成實體。本發明遠程配匙不需要依靠齒形碼識別和攝相機標定，并且精度達到開鎖要求。

技術領域

本發明涉及配鑰匙領域，具體地指一種遠程配匙方法及系統。

背景技術

2008年，加州大學圣地亞哥分校的B Laxton，K Wang，S Savage等學者通過高分辨率攝像頭和望遠鏡采集到了50米外的鑰匙圖像，并對其進行輪廓提取和齒形碼識別，得到鑰匙的齒形碼（如圖1所示），最終結合齒形碼以及鑰匙加工成形專用設備對鑰匙坯進行加工得到鑰匙（如圖2所示），達到遠程配匙的目的。運用該方法加工的鑰匙精度高，可靠性強，但由于當今國內鑰匙齒形碼種類繁多，設計標準混亂，該方法難以在國內推廣。

運用Robert等人開創的雙目視覺技術并結合3D打印技術可以回避齒形碼難以識別的問題，其一般過程為使用兩個攝像機對同一把鑰匙拍攝兩幅或多幅圖像，組成立體相對，再利用對應點的視差來計算立體信息，繼而重建出圖像中鑰匙的三維模型，最后利用3D打印技術加工出基于三維模型的鑰匙。然而針對遠程配匙，該技術也有其本身的缺陷，精確的三維模型重建需要對攝像機進行標定，并以專用的標定板作為背景拍攝照片，而遠程配匙的對拍攝照片的要求是無需任何固定背景，因此標定條件下的遠程配匙是毫無意義的，而使用非標定方法重建的三維模型精度特別是齒形復雜的鑰匙的三維模型精度遠遠低于使用要求，即基于該模型加工出的鑰匙無法開鎖，因此，使用非標定方法的遠程配匙依舊毫無意義。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，設計出一種不需要依靠齒形碼識別和攝相機標定并且精度達到開鎖要求的基于圖像處理技術和3D打印技術的遠程配匙系統。

為了實現上述目的，本發明所設計的一種遠程配匙方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

S1建立鑰匙坯數據庫，存儲鑰匙坯模型及模型尺寸參數；

S2采集鑰匙圖像；

S3處理鑰匙圖像，將采集的鑰匙圖像進行處理，消除拍攝距離和拍攝角度不同導致的比例失真；

S 4提取鑰匙圖片齒形輪廓；

S5建立三維鑰匙幾何模型，將提取的鑰匙輪廓與鑰匙坯型相結合建立三維鑰匙幾何模型；

S6打印鑰匙，利用3D打印技術將三維鑰匙幾何模型加工成實體。

進一步地，為得到高質量的圖片，提高鑰匙重建的成功率降低拍攝限制條件，所述步驟S2中還包括預處理鑰匙圖像，具體為：將采集后的鑰匙圖像先進行灰度處理，再進行低通濾波處理，使像素更加平滑，并消除反光引起的斑塊，同時達到降噪目的并使用非極大值抑制消除非邊緣處的灰度梯度，使圖像邊緣清晰，提高圖片質量。

更進一步地，所述步驟S3具體過程為：先結合鑰匙坯對采集的鑰匙圖像進行特征點匹配，再采用投影變換算法對鑰匙圖像進行坐標變換，消除由于拍攝角度和拍攝距離不同導致的比例失真。

再進一步地，所述步驟S4的具體過程為：運用Hough變換和一維搜索黃金分割算法，搜索并提取鑰匙的齒形輪廓，并運用拉格朗日插值法對齒形輪廓進行插值處理，提高輪廓清晰度。

再進一步地，所述步驟S5的具體過程為：根據提取的鑰匙齒形輪廓，結合數據庫中提取的鑰匙坯的長、寬尺寸參數生成二維離散點云，再結合鑰匙坯厚度和齒槽深度擴展坐標維度生成三維點云模型，并通過點云拼接和曲面重構將三維點云轉換成三維幾何模型。