[發(fā)明專利]一種線結(jié)構(gòu)光光條中心線提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010959744.1
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112102189A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鋒;周斌斌;郭小芳;劉玉紅;李超;張勇停;汪平
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/30;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/194;G06T7/66
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

本發(fā)明公開了一種線結(jié)構(gòu)光光條中心線提取方法，包括：1、對采集的光條圖像進行預處理，并二值化為黑白圖像，其中白色為前景，黑色為背景；2、對二值化光條圖像進行膨脹腐蝕，得到封閉二值圖像，提取封閉二值圖像中的光條骨架；3、采用自適應寬度方向模板法計算光條骨架上每一點的法線；4、在光條骨架上每一點法線方向提取光條中心線。該方法能夠克服曲面物體在進行測量時受外部光照和自身表面曲率影響，采集的光條紋圖像存在局部反光和噪聲較大，提取出的光條紋中心線不穩(wěn)定、存在斷線問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種線結(jié)構(gòu)光光條中心線提取方法。

背景技術(shù)

在工業(yè)上采用線結(jié)構(gòu)光技術(shù)對物體進行三維測量最重要的部分是對圖像光條中心線的提取。因被測物體的材質(zhì)不同、外部環(huán)境等因素影響，獲取的光條不穩(wěn)定，當物體表面曲率變化較大時會產(chǎn)生斷線，因此提高光條中心線的精度是關(guān)鍵。

傳統(tǒng)算法分為兩類：前者是以閾值法，邊緣法為代表的幾何中心法，此類算法提取速度快，但受物體材質(zhì)和物體表面曲率影響較大提取精度不高。有學者對閾值法進行改進,提出了自適應閾值法，變閾值重心法等，雖然相較傳統(tǒng)的閾值法有所進步，但仍然滿足不了對復雜物體表面的精確提取。后者是以極值法、灰度重心法、Steger方法為代表的能量中心法。極值法通過對圖像求取圖像中每一列的最大點作為該列中心點，進行光條中心點的求取。該方法精度低，受噪聲影響較大。傳統(tǒng)的灰度重心法在極值法的基礎(chǔ)上減少了由于光條紋分布不均引起的誤差，從而提高了提取精度。Steger算法利用hessian矩陣求解光條的法線方向，通過泰勒展開式進行光條中心點的求解，該方法考慮了光條的法線方向，提取精度較高，但需要做大量卷積，運行時間較長，不適用于實時測量。有學者對Steger算法進行改進，在初步確定光條的ROI區(qū)域內(nèi)進行光條中心點的提取，運算量有一定程度的減少。曲線擬合法是通過灰度值和峰值點附近的像素點坐標擬合曲線方程，相較灰度重心法和極值法，該方法的提取精度較高，有一定的抗干擾能力，但不適用于較窄光條的提取。因此，如何尋求到一種算法簡單、運行速度快且提取精度高的算法，使其能夠滿足對物體進行實時測量是重中之重。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種線結(jié)構(gòu)光光條中心線提取方法，該方法能夠克服曲面物體在進行測量時受外部光照和自身表面曲率影響，采集的光條紋圖像存在局部反光和噪聲較大，提取出的光條紋中心線不穩(wěn)定、存在斷線問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種線結(jié)構(gòu)光光條中心線提取方法，包括：

S1、對采集的光條圖像進行預處理，并二值化為黑白圖像，其中白色為前景，黑色為背景；

S2、對二值化光條圖像進行膨脹腐蝕，得到封閉二值圖像，提取封閉二值圖像中的光條骨架；

S3、采用自適應寬度方向模板法計算光條骨架上每一點的法線；

S4、在光條骨架上每一點法線方向提取光條中心線。

所述步驟S1中對光條圖像進行預處理包括：將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，并增強圖像對比度，對圖像進行去噪。

所述增強圖像對比度采用圖像灰度拉伸，具體為：

其中，f(x,y)是輸入圖像在(x,y)像素處的灰度值，f_min是輸入圖像的最小灰度值，f_max是輸入圖像的最高灰度值，MAX和MIN是要拉伸到灰度空間的灰度最小值和灰度最大值，F(xiàn)(x,y)為灰度拉伸后在(x,y)像素處的灰度值。

本發(fā)明中采用高斯濾波對圖像進行去噪。

所述步驟S1中采用大津閾值法對圖像進行二值化。

所述步驟S2中采用Zhang-suen細化算法提取封閉二值圖像中的光條骨架。