[發明專利]用于車轍檢測的結構光光條中心提取方法及裝置

有效

• 申請號: 201810407215.3
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108564621B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 紀奕才;郭瑞杰;葉盛波;宋云鵬;李誠;方廣有
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G06T7/66
• 分類號: G06T7/66;G01B11/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種用于車轍檢測的結構光光條中心提取方法，包括以下步驟：

步驟A：在采集的結構光光條圖像中提取光條中心的感興趣區域，得到光條中心圖像，并對所述光條中心圖像進行圖像去噪；

步驟B：在所述光條中心圖像中選取沿光條法線方向的相鄰M列像素分別作為參考列，M為1、3、5或7，在所述光條中心圖像上的參考列處選取參考窗，所述參考窗沿光條法線方向以其中一參考列的搜索起點為中心并具有長度L，獲取所述參考窗內的每列參考列的灰度值作為相應參考列的參考列激光光條信號，并選取每列參考列灰度值最大位置處作為相應參考列的搜索起點；

步驟C：在所述光條中心圖像中選取沿光條法線方向的相鄰N列像素分別作為搜索列，其中N＝M，在所述光條中心圖像上的搜索列處確定搜索窗，所述搜索窗沿光條法線方向的位置、尺寸和參考窗相同，獲取所述搜索窗內的每列搜索列的灰度值作為相應搜索列的搜索列激光光條信號；

步驟D：利用信號相關法將N列搜索列激光光條信號與M列參考列激光光條信號一一相關，將得到的N個相關結果進行相加求極大值，得到相關最大值以及該相關最大值處對應的信號偏移量；其中，步驟D具體包括：

子步驟D1：將N列搜索列激光光條信號與M列參考列激光光條信號一一相關，按照以下公式分別得到相關最大時的N個相關結果：

其中L是參考窗長度，r_xy(l)是以x(q)為參考列，y(q)為搜索列進行相關的相關函數；

子步驟D2：將得到的N個相關結果進行相加，從和值的曲線中得到相關最大值作為第n列搜索列的相關最大值，該第n列搜索列的相關最大值處的信號偏移量為L-Py，其中L為參考窗沿光條法線方向的長度，Py為相關最大值處的坐標；

步驟E：將該信號偏移量作為第n列搜索列的光條中心沿光條法線方向上相對于搜索起點發生的位置偏移量，確定第n列搜索列的光條中心的位置，其中第n列搜索列位于所述N列搜索列的最中間列，n＝(N+1)/2；

步驟F：在所述光條中心圖像中依次選取不同的相鄰N列像素，重復步驟C至E的處理，直至確定所述光條中心圖像中每個搜索列的光條中心的位置。

2.根據權利要求1所述的結構光光條中心提取方法，其特征在于，步驟E中，第n列搜索列的光條中心的位置為(n，k+L-Py)，其中，k表示M列參考列的搜索起點沿光條法線方向的坐標的算術平均值。

3.根據權利要求1所述的結構光光條中心提取方法，其特征在于，所述結構光光條中心提取方法還包括步驟G：

對步驟F中所獲取的光條中心進行擬合得到光條中心曲線。

4.一種基于信號相關法的結構光光條中心提取裝置，包括：

線激光器，用于向待測面投射結構光，在該待測面上形成結構光光條；

攝像設備，其光軸與結構光平面成一夾角，用于采集結構光光條圖像；以及

圖像處理設備，用于按照如權利要求1至3任意一項所述的結構光光條中心提取方法，對采集的所述結構光光條圖像進行處理。

5.根據權利要求4所述的結構光光條中心提取裝置，其特征在于：

所述圖像處理設備為工控機，連接至所述線激光器和攝像設備，用于對所述線激光器和攝像設備進行控制，以及對采集的所述結構光光條圖像進行處理；和/或

所述攝像設備為CCD相機。

6.一種車轍檢測方法，包括以下步驟：

按照如權利要求1至3任意一項所述的結構光光條中心提取方法，確定光條中心圖像的光條中心；

將確定的光條中心的坐標代入標定的光平面方程中，獲取車轍的實測光條曲線。