[發明專利]一種魯棒性的線結構光中心線提取方法

在審

• 申請號: 202210464957.6
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114926474A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 李清泉;張德津;陳智鵬;田霖;徐少波
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 陳專

本發明公開了一種魯棒性的線結構光中心線提取方法，所述方法包括：構建數據庫，將不同激光線的場景特征信息存儲至所述數據庫中；獲取目標激光線的特征信息，將所述特征信息與所述數據庫中的場景特征信息進行比對，得出所述目標激光線的場景信息；基于所述場景信息匹配出對應的提取算法，對所述提取算法的參數進行優化，并使用優化后的中心線提取算法提取出結構光圖像中心線。本發明通過根據激光線的光強分布特點反推出傳感器所處的環境，并自適應地調整中心線提取算法的參數信息，最終實現線結構光圖像中心線的提取。

技術領域

本發明涉及線結構光技術領域，尤其涉及一種魯棒性的線結構光中心線提取方法。

背景技術

結構光三維測量是一種主動式的三維光學測量方法，結構光三維測量系統主要包括CCD相機與激光器；根據激光器投射到被測表面形狀的不同，可以將結構光分為點結構光、線結構光、多線結構光。結構光傳感器憑借其非接觸、精度高、實時性強及主動受控等特點，在逆向工程、工業檢測、醫療診斷等領域中的應用日益廣泛，如圖1所示；其中，線結構光傳感器將線光條投射到被測物體表面，通過分析經調制得到的變形光條圖像，獲得被測表面的二維輪廓，主要應用于工業測量、道路病害檢測、計算機視覺等領域。

目前，線結構光主要應用于環境光照穩定的場景，以此保證獲得光質均勻且穩定的激光線圖像；對于戶外檢測、水下檢測等復雜場景，圖像中的激光線受到外界環境光照的干擾，圖像中的激光線粗細、亮度等特征會發生變化。現有技術中的傳統方法通常要求激光線滿足特定的亮度特征，通過相應的解算模型，提取激光中心線，這種模式通常僅能解決其中某一類或幾類情況，例如：極值法主要適用于光條符合理想高斯分布的線結構光，無法適用于亮度飽和的線結構光；高斯曲線擬合法根據線結構光條紋的法向灰度值近似符合高斯分布的現象提出的，不能適應光條紋寬度不均的狀況；基于Hessian矩陣的Steger方法提取精度較高，但是對光條的形狀和連續性均有較高要求。

現有技術中傳統的線結構光中心線提取算法主要針對單一場景，當結構光檢測覆蓋多種不同類型的光照環境時，無法保證魯棒性，且需要連續調整算法的參數，甚至更換不同的中心線提取算法。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種魯棒性的線結構光中心線提取方法，旨在解決現有技術中當環境變化時，單一算法無法保證魯棒性，需要反復調整及標定算法的參數，甚至更換不同的中心線提取方法的問題。

為實現上述目的，本發明提供一種魯棒性的線結構光中心線提取方法，所述魯棒性的線結構光中心線提取的方法包括如下步驟：

構建數據庫，將不同激光線的場景特征信息存儲至所述數據庫中；

獲取目標激光線的特征信息，將所述特征信息與所述數據庫中的場景特征信息進行比對，得出所述目標激光線的場景信息；

基于所述場景信息匹配出對應的提取算法，對所述提取算法的參數進行優化，并使用優化后的中心線提取算法提取出結構光圖像中心線。

可選地，所述魯棒性的線結構光中心線提取方法，其中，所述構建數據庫，將不同激光線的場景特征信息存儲至所述數據庫中，具體為：

預先構建數據庫，所述數據庫包括提取算法、場景類型和場景特征參數，將不同的提取算法、場景類型和場景特征參數存儲至所述數據庫中。

可選地，所述魯棒性的線結構光中心線提取方法，其中，所述獲取目標激光線的特征信息，將所述特征信息與所述數據庫中的場景特征信息進行比對，得出所述目標激光線的場景信息，具體包括：

獲取設定數量所述目標激光線的連續幀圖像，并確定每張圖像中激光條紋的區域；

在所述激光條紋的區域內隨機生成一定數量的種子點，根據所述種子點取得子圖像，并計算所述子圖像特征參數，其中，所述子圖像特征參數包括相對亮度特征參數和所述目標激光線的寬度特征參數；