[發明專利]一種基于非固定特征點的光條邊界提取方法

有效

• 申請號: 201710084732.7
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106846340B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 劉巍;張洋;蘭志廣;趙海洋;張致遠;葉帆;賈振元
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/13;G06T5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明一種基于非固定特征點的光條邊界提取方法屬于計算機視覺測量技術領域，涉及一種基于非固定特征點的光條邊界提取方法。該方法將靶標點貼附在零件折角區域構建不具有固定位置要求的非固定特征點，通過非固定特征點建立被測物邊界關鍵點。首先通過邊界圖像的預處理和圖像邊緣的補償獲得被測物的初始邊界，提取放置于被測物折角處的非固定特征點中心的圖像坐標，建立被測物邊界判別準則，將與背景聯通的誤識別邊界去除，獲得被測物輪廓信息。然后，通過被測物輪廓約束及二維差分算法，獲得光條邊界的準確提取。該方法提取精度高，運算速度快，計算時間短，可滿足光條在被測物輪廓上的邊界高精度快速提取。

技術領域

本發明屬于計算機視覺測量技術領域，涉及一種基于非固定特征點的光條邊界提取方法。

背景技術

航空航天零件的三維輪廓的測量對于零件的制造和氣動外形的檢測至關重要，是保證零件制造質量的重要手段。基于輔助激光的立體視覺系統具有非接觸性、測量速度快、測量精度高、可實現在位測量等優勢，已廣泛運用在航天航空零件的裝配測量過程中。然而，隨著工業水平的發展，零件的尺寸增大、零件質量要求的提高，對于視覺系統的要求也逐漸提高。對于大型航空零件，由于其尺寸大，零件邊界的尺寸和加工精度直接影響了零件間的裝配制造，對于飛機氣動外形的保證十分重要。基于輔助激光的立體視覺系統是通過雙目相機實時采集由激光器投射在被測物表面的激光掃描信息，基于雙目立體視覺理論實現激光特征信息的重建，進而實現被測物表面形面測量。其光條在被測物表面輪廓所出現的邊界為零件的邊界信息，因此光條邊界準確提取方法的研究十分重要。

Canny,John發表的期刊《A Computational Approach to Edge Detection》,Canny J.A Computational Approach to Edge Detection[J].IEEE Transactions onPattern Analysis and Machine Intelligence,1986,8(6):679-698.提出了多級邊界檢測算法，采用變分法實現被測物快速地定位與檢測，該方法具有穩健性好，計算速度快、適應性好等優點，可檢測非特定被測物的邊緣信息，但是針對特定特體提取精度較低，難以實現特征光條在物體邊界處的檢測。楊揚等人發明的“一種圖像邊緣的檢測方法”,專利號CNCN201510104797.4。該發明提出了一種圖像邊緣的檢測方法，根據所述單一尺度下圖像的形態學梯度,計算得到多尺度形態學梯度圖像；確定多尺度形態學梯度圖像中的極大值點的位置；進而使用過零點位置模板和相應閾值去除偽邊緣；保留目標邊緣的主干并去除邊緣中的碎片,得到所述空間目標圖像的邊緣。該方法可快速提取圖像邊界，但提取精度較差只可獲得目標的粗略輪廓，無法滿足航空零件輪廓準確測量的要求。

發明內容

本發明要解決的技術難題是針對難以實現光條在被測物輪廓上的邊界提取問題，發明了一種基于非固定特征點的光條邊界提取方法。該方法采用靶標點貼附在零件折角區域，其位置不具有固定要求，通過所貼附的非固定特征點構建零件邊界的關鍵點,并基于該特征點對被測物輪廓進行區域分割，然后利用所提取的邊界關鍵點進行邊界補償，實現被測物輪廓的整體提取，再根據所提取的測量物輪廓信息，對光條邊界進行判定，從而獲得光條的邊界信息。可實現被測物輪廓快速高準確度提取，進而獲得準確的光條邊界點。

本發明采用的技術方案是一種基于非固定特征點的光條邊界提取方法，其特征是，該方法將靶標點貼附在零件折角區域構建不具有固定位置要求的非固定特征點，通過非固定特征點建立被測物邊界關鍵點，獲得被測物準確的邊界信息，實現在復雜現場環境下的背景與被測物的準確分離；首先通過邊界圖像的預處理和圖像邊緣的補償獲得被測物的初始邊界；然后提取放置于被測物折角處的非固定特征點中心的圖像坐標，基于非固定特征點提出折角分割的邊界關鍵點提取方法，實現被測物邊界關鍵點的提取；再根據被測物邊界上的關鍵點信息，建立被測物邊界判別準則，從而將與背景聯通的誤識別邊界去除，補償有效邊界，獲得被測物輪廓信息；最后結合激光光條中的中心提取結果，通過被測物輪廓約束及二維差分算法，獲得光條邊界的準確提取；方法具體步驟如下：