[發明專利]基于結構光成像的鍵盤鍵帽平整度快速測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201810467785.1
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108562250B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 肖昌炎;繆慧司;周蘋;譚立春;張可惠
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

1.一種基于結構光成像的鍵盤鍵帽平整度快速測量方法，其特征在于，步驟為：

步驟S1：結構光模式設計及投影，產生的結構光在待測鍵盤各按鍵鍵帽表面上下兩端各存在一條清晰的光條紋；

步驟S2：多臺相機采集圖像序列；接收到檢測信號后，相機采集已被結構光編碼的鍵盤圖像序列；

步驟S3：圖像拼接；將圖像序列拼接成一幅完整的全尺寸鍵盤圖像；

步驟S4：鍵帽建模；依靠人工獲得鍵帽掩模和鍵盤圖像中各鍵帽的位置信息；

步驟S5：利用平整度算法檢測算法，用以實現快速檢測鍵盤各鍵帽平整度；

所述步驟S5的詳細流程為：

步驟S 5.1：圖像預處理；對拼接后的鍵盤圖像I(x,y)進行高斯濾波，抑制噪聲，得到平滑后的鍵盤圖像I'(x,y)；

步驟S 5.2：光條紋分割；使用自適應閾值Otsu二值化分割方法從鍵盤圖像I'(x,y)背景中提取光條紋，得到光條紋二值圖像B(x,y)；其中白色區域為光條紋，黑色區域為背景；

步驟S 5.3：光條紋中心線提取；基于無限腐蝕思想的細化技術，從光條紋二值圖像中B(x,y)提取得到12條光條紋中心線；

步驟S 5.3.1：對二值圖像計算目標點與背景區域的歐式距離，獲得代表光條紋的距離地形圖D(x,y)；

步驟S 5.3.2：對距離地形圖進行邊界剝離，直至距離地形圖的最后一層，即光條紋的幾何中心，從而得到中心線L；

步驟S 5.4：鍵帽掩模處理；依據鍵帽掩模M(x,y)和位置信息，分別提列出歸屬各鍵帽的中心線L_k；各按鍵鍵帽應該有上下兩條光條紋中心線，除開方位鍵上下只包含一條光條紋中心線；

步驟S 5.5：模板比對；與鍵盤標準件進行模板比對；

步驟S 5.5.1：將鍵盤標準件重復所述步驟S5.1～5.4，獲的標準的鍵盤鍵帽光條紋中心線L'_k；

步驟S 5.5.2：依據鍵帽位置信息，將待測鍵盤鍵帽與標準鍵盤鍵帽中心線匹配；計算中心線L'_k和L_k的歐式距離d_k；歐式距離計算公式如下：

步驟S 5.5.3：當d_k小于檢測閾值T，該鍵帽平整度合格，否則，視為不合格；其中，檢測閾值T由檢測精度P和相機標定后的像素比R來共同決定，公式為：

2.根據權利要求1所述的基于結構光成像的鍵盤鍵帽平整度快速測量方法，其特征在于，所述步驟S1中，將圖案模式設計成多激光線條樣式來模擬多個線形激光發生器產生的效果。

3.根據權利要求1或2所述的基于結構光成像的鍵盤鍵帽平整度快速測量方法，其特征在于，所述步驟S3的流程為：

步驟S3.1：提取穩定特征點；

依據多相機排序依次拼接，從檢測設備中排序毗鄰相機中采集到的二維圖像Ⅰ I₁(x,y)和二維圖像Ⅱ I₂(x,y)，x代表圖像像素行坐標，y代表圖像像素列坐標；分別對圖像Ⅰ I₁(x,y)和Ⅱ I₂(x,y)提取SIFT特征點，得到SIFT特征點集合；

步驟S 3.2：特征點篩選和匹配；

采用RANSAC算法篩選步驟S3.1所述特征點集合，獲得可靠的點并進行特征點匹配，求取圖像變換矩陣H；

步驟S 3.3：圖像拼接；

將圖像Ⅰ I₁(x,y)仿射變換后，得到對圖像Ⅱ的映射圖像Ⅲ H(u,v)；將圖像Ⅱ拼接到映射圖像Ⅲ上，完成第一對圖像拼接；后續圖像序列依據排序重復所述步驟，得到拼接后的完整的鍵盤圖像I(x,y)；仿射公式如下：

4.根據權利要求3所述的基于結構光成像的鍵盤鍵帽平整度快速測量方法，其特征在于，所述步驟S4的步驟如下：通過人工框選鍵盤鍵帽，以鍵盤的Esc鍵為原點行掃描，框選住鍵盤圖像中全部鍵帽，保存為鍵帽掩模M(x,y)，并保存框選時各鍵帽框位置信息，即矩形框的左上點和右下點坐標信息。