[發(fā)明專利]一種基于Hough變換的線結(jié)構(gòu)光條紋中心線提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010193888.0
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111462214B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永;徐賢鵬;左婷婷;謝志鴻;李軍;邢宗義
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/136;G06T7/13
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發(fā)明公開了一種基于Hough變換的線結(jié)構(gòu)光條紋中心線提取方法。該方法步驟如下：首先對光條圖像進(jìn)行自適應(yīng)閾值分割，得到只含有光條信息的二值圖像；其次對所得分割后的光條圖像進(jìn)行Hough變換直線檢測得到光條邊緣線，通過兩條邊緣線計(jì)算得到條紋寬度；根據(jù)條紋寬度調(diào)整高斯均方差，使用Steger算法進(jìn)行光條紋中心線提取；對提取得到的光條紋中心線進(jìn)行單像素寬度檢測，以判斷所提取的中心線是否為單像素寬度，若不是則重新進(jìn)行光條紋中心線提取。本發(fā)明保證了單像素中心線提取的穩(wěn)定性，有效地提高了線結(jié)構(gòu)光條紋中心線的提取精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于線結(jié)構(gòu)光三維視覺測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于Hough變換的線結(jié)構(gòu)光條紋中心線提取方法。

背景技術(shù)

在結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)中，線結(jié)構(gòu)光視覺測量方法由于實(shí)現(xiàn)簡單、測量速度快、精度高、實(shí)時(shí)性好、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)以及光條圖像處理相對簡便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于三維測量領(lǐng)域，線結(jié)構(gòu)光視覺測量是目前研究較為熱門的三維測量方法。由于線結(jié)構(gòu)激光器投射到物體表面的激光條紋寬度在1～2mm不等，由相機(jī)采集圖像之后，激光條紋在相機(jī)所拍攝的圖片中有一定的寬度，其寬度在幾個(gè)至十幾個(gè)像素不等。所以需要使用一系列的特征點(diǎn)來代表光條紋信息，通常將光條紋中心點(diǎn)作為這些特征點(diǎn)。因此，在將線結(jié)構(gòu)光條紋在二維圖像中的信息轉(zhuǎn)換為空間三維信息之前，必須先提取出激光條紋的單像素寬度中心線。

常用的線結(jié)構(gòu)光條紋中心提取方法有：(1)閾值法：以灰度大于某一閾值的左右兩像素作為起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的骨架抽取方法，可以得到光條紋的大致骨架，運(yùn)算速度快但精度較差；(2)灰度重心法：將光條紋的灰度重心作為光條紋中心，該方法適用于光條彎曲程度小的光條紋，可以很好地降低因光條分布不對稱而產(chǎn)生的誤差，運(yùn)算速度快且精度較高，但易受環(huán)境噪聲干擾，魯棒性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提取精度高、適用性強(qiáng)的基于Hough變換的線結(jié)構(gòu)光條紋中心線提取方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種基于Hough變換的線結(jié)構(gòu)光條紋中心線提取方法，包括以下步驟：

步驟1、對光條圖像進(jìn)行自適應(yīng)閾值分割，得到只含有光條信息的二值圖像；

步驟2、對步驟1所得分割后的光條圖像進(jìn)行Hough變換直線檢測得到光條邊緣線，通過兩條邊緣線計(jì)算得到條紋寬度；

步驟3、根據(jù)條紋寬度調(diào)整高斯均方差σ，使用Steger算法進(jìn)行光條紋中心線提取；

步驟4、對步驟3提取得到的光條紋中心線進(jìn)行單像素寬度檢測，以判斷所提取的中心線是否為單像素寬度，若不是則轉(zhuǎn)到步驟2，重新進(jìn)行光條紋中心線提取。

進(jìn)一步地，步驟1所述對光條圖像進(jìn)行自適應(yīng)閾值分割，具體包括：

步驟1.1、對圖像每行像素進(jìn)行Otsu方法處理，得到每行的最佳分割閾值；

步驟1.2、使用步驟1.1得到的最佳分割閾值進(jìn)行閾值分割，得到只含有光條信息的二值圖像。

進(jìn)一步地，步驟2所述對步驟1所得分割后的光條圖像進(jìn)行Hough變換直線檢測得到光條邊緣線，通過兩條邊緣線計(jì)算得到條紋寬度，具體包括：

步驟2.1、通過Hough變換得到光條紋的邊緣線，建立一個(gè)二維數(shù)組A，數(shù)組A用于存儲像素點(diǎn)位置和對應(yīng)的條紋寬度；

步驟2.2、令采樣間隔為h個(gè)像素，10≤h≤20，取外側(cè)邊緣線像素點(diǎn)a，沿該像素點(diǎn)處邊緣法線方向作直線，直線與另一側(cè)邊緣線交于一點(diǎn)b，則像素點(diǎn)a、b之間的距離即為此處光條紋寬度w，將a點(diǎn)行坐標(biāo)與此處寬度w記錄在數(shù)組A中。

進(jìn)一步地，步驟3所述根據(jù)條紋寬度調(diào)整高斯均方差σ，使用Steger算法進(jìn)行光條紋中心線提取，其中σ與條紋寬度之間的關(guān)系滿足：根據(jù)每個(gè)區(qū)域的寬度w設(shè)置相應(yīng)的σ值；Steger算法具體包括：