[發(fā)明專利]一種快速高精度的光條中心亞像素提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710644528.6
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號(hào): CN107687819B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉巍;葉帆;趙海洋;蘭志廣;張致遠(yuǎn);張洋;馬建偉;賈振元
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G06T7/136;G06T7/66
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

1.一種快速高精度的光條中心亞像素提取方法，其特征是，該方法基于局部二次曲線逼近快速求解光條法線方向，進(jìn)而使用二階泰勒展開計(jì)算光條亞像素中心；首先根據(jù)閾值法得到像素級(jí)的初始光條中心位置，以二次曲線去逼近局部初始光條中心點(diǎn)的變化趨勢，并遍歷所有初始光條中心點(diǎn)的法線方向，做歸一化處理；最后基于光條法向高斯分布，在初始中心點(diǎn)處二階泰勒展開求解亞像素精度的光條中心；方法具體步驟如下：

第一步初始光條中心提取

首先，對光條圖像進(jìn)行閾值分割，得到準(zhǔn)確的二值化光條區(qū)域，然后識(shí)別其左、右邊緣位置并分別記為p_L和p_R，因此，根據(jù)閾值法得到像素級(jí)的初始光條中心位置：

從而獲得光條上所有的初始光條中心點(diǎn)序列(⁰u_i,⁰v_i)，i＝1,2,3,...,n，n為初始光條中心點(diǎn)的數(shù)量；

第二步計(jì)算光條法線方向

以初始光條中心點(diǎn)(⁰u_i,⁰v_i)及其上下鄰域點(diǎn)(⁰u_i-1,⁰v_i-1)和(⁰u_i+1,⁰v_i+1)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，精確求解二次曲線函數(shù)：

其中，a_i，b_i，c_i為局部二次曲線方程參數(shù)，通過式(2)求解得到；從而計(jì)算得到該二次曲線在點(diǎn)(⁰u_i,⁰v_i)處的法線斜率為：

k_i＝-(2a_i⁰v_i+b_i) (3)

根據(jù)歸一化原則，法線方向(n_xi,n_yi)應(yīng)滿足

||(n_xi,n_yi)||＝1 (5)

聯(lián)立式(4)和(5)求解得到光條的法線方向?yàn)?/p>

采用中值濾波的方法對獲取的光條法線方向進(jìn)行均衡優(yōu)化處理，得到更為平滑變化的光條法線方向結(jié)果

其中，2m+1為中值濾波的窗口長度；

第三步光條中心亞像素精度提取

考慮到現(xiàn)場測量的光條圖像存在不可避免的噪聲干擾，因此首先采用二維高斯濾波對光條圖像f(x,y)進(jìn)行卷積濾波處理，得到濾波圖像F(x,y)；然后，以光條初始中心坐標(biāo)(⁰u_i,⁰v_i)為基準(zhǔn)點(diǎn)，令t為常數(shù)，對圖像灰度函數(shù)進(jìn)行二階泰勒展開，得到：

令從而得到

根據(jù)式(10)計(jì)算(u_i,v_i)處的光條亞像素中心位置；

根據(jù)上述方法計(jì)算所有光條初始中心點(diǎn)的亞像素中心位置，從而獲得亞像素精度的光條中心。