[發明專利]一種非均勻光照下快速提取輪廓線的方法

有效

• 申請號: 202010055482.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111242140B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 袁江南;趙嗣慶;葉志偉;梁濤;廖鋮偉;張紫翔;鄭思杰
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: G06V10/44
• 分類號: G06V10/44
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 麻艷

本發明公開一種非均勻光照下快速提取輪廓線的方法，包括如下步驟：步驟1，采用灰度攝像頭采集圖像，并將灰度數據以二維數組形式進行存儲；步驟2，任選一處為原點，建立x?y方向的直角坐標系；步驟3，選擇提取輪廓線的起始坐標和核的階數：步驟4，邊濾波邊提取邊界，以二維數組的形式保存輪廓坐標；步驟5，對步驟4得到的輪廓數組經過k次B樣條曲線的擬合后得到光滑的輪廓線。此種方法的算法復雜度低，從而減少處理器處理時間，進而能夠采用低成本處理器，提高系統性能，降低硬件成本。

技術領域

本發明屬于計算機視覺與圖像處理技術領域，特別涉及一種非均勻光照下快速提取輪廓線的方法。

背景技術

在一些高速運動的機械控制方面，會用到計算機視覺與圖形處理技術，簡而言之，就是通過攝像頭的獲取圖像，再對圖像進行數據分析從而控制機械運動。這就要求核心處理器的數據處理速度要能匹配得上運動控制系統的速度要求。

現在市面上的攝像頭大致分為三類：全彩攝像頭、灰度攝像頭、二值化攝像頭。

在工業控制方面，為了進一步縮減在硬件成本上的支出，如果采用全彩攝像頭，需要處理的數據就很大，為了實現系統的高性能，核心的處理器(也就是MCU)的性能就需要提高，需要花更多的錢去購置主頻更高、內存更大的處理器，如果數量巨大的話，會提高企業的巨額支出。硬件二值化攝像頭由于提取的只有0/1兩種信息，能應用的場景非常有限。

而灰度攝像頭采集回來的數據豐滿度在提高運動控制細膩程度上完全優越于硬件二值化且能相較于全彩攝像頭既能節約數據處理的內存開銷，并且在控制的細膩程度上并不遜色于全彩攝像頭。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種非均勻光照下快速提取輪廓線的方法，其算法復雜度低，從而減少處理器處理時間，進而能夠采用低成本處理器，提高系統性能，降低硬件成本。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種非均勻光照下快速提取輪廓線的方法，包括如下步驟：

步驟1，采用灰度攝像頭采集圖像，并將灰度數據進行存儲；

步驟2，任選一處為原點，建立x-y方向的直角坐標系；

步驟3，選擇提取輪廓線的起始坐標和核的階數：

步驟4，對起始坐標的點進行膨脹操作和腐蝕操作，用膨脹操作的結果減腐蝕操作的結果，得到核的延伸方向的形態學梯度Grad，若Grad大于設定值，則得到輪廓線上的第一個點arr[x1][y1]；然后找出該點八鄰域中滿足條件的像素點，作為輪廓線上的第二個點arr[x2][y2]；以第p個點arr[xp][yp]為中心，對比其五鄰域的像素，找到滿足條件的第p+1個點arr[x(p+1)][y(p+1)]，p＝2,3,…，以此類推，得到所有輪廓點；

步驟5，對步驟4得到的輪廓點經過k次B樣條曲線的擬合后得到光滑的輪廓線。

上述步驟3中，選擇提取輪廓線的起始坐標的具體方法是：首先將分布集中的像素區域預判為輪廓，然后選擇靠近輪廓且與背景環境灰度值相差大的位置作為起始坐標。

上述步驟3中，確定提取輪廓線的核的階數為二階。

上述步驟4的具體過程是：

步驟401，確定核的延伸方向，沿該方向將圖像與核進行卷積，計算出膨脹的值dilate與腐蝕后的值erode；

步驟402，對膨脹的值dilate與腐蝕后的值erode進行作差，得到核的延伸方向的形態學梯度Grad＝dilate-erode，若Grad大于設定值，則得到輪廓線上的第一個點arr[x1][y1]；