[發(fā)明專利]一種針對多線結(jié)構(gòu)光條紋圖像的自動(dòng)提取方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810610007.3 | 申請日: | 2018-06-13 |
| 公開(公告)號(hào): | CN109556533B | 公開(公告)日: | 2020-12-22 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 丁超;唐力偉;曹立軍;邵新杰;鄧士杰 | 申請(專利權(quán))人: | 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué) |
| 主分類號(hào): | G01B11/25 | 分類號(hào): | G01B11/25;G01B11/00 |
| 代理公司: | 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11548 | 代理人: | 李靜 |
| 地址: | 050003 *** | 國省代碼: | 河北;13 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 針對 結(jié)構(gòu) 條紋 圖像 自動(dòng) 提取 方法 | ||
1.一種針對多線結(jié)構(gòu)光條紋圖像的自動(dòng)提取方法,其特征在于:所述自動(dòng)提取方法包括定位條紋的檢測、測量條紋概率區(qū)檢測及測量條紋檢測;具體地,首先在采集圖像中定位出粗條紋的位置和輪廓,所述粗條紋為定位條紋;并提取定位條紋的質(zhì)心坐標(biāo);然后基于定位條紋與測量條紋之間的相互關(guān)系確定測量條紋存在的概率區(qū);最后在測量條紋概率區(qū)內(nèi)提取測量條紋并確定其質(zhì)心位置;所述測量條紋概率區(qū)檢測其操作方法如下:依據(jù)定位條紋之間,測量條紋均勻分布且任意兩相鄰測量條紋之間的距離固定的特性,設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)知識(shí)模型用于匹配兩定位條紋之間的所有測量條紋;所述測量條紋概率區(qū)檢測其具體操作方法如下:設(shè)計(jì)一種用于匹配兩定位條紋之間的所有測量條紋的結(jié)構(gòu)知識(shí)模型,將該模型簡稱為等分模型,該等分模型共均分為n個(gè)基本的形狀單元:E1、E2…Ei…En-1、En,其中第i個(gè)形狀單元Ei對應(yīng)第i根測量條紋的概率區(qū);
每個(gè)形狀單元?jiǎng)澐值木唧w方式是在確定好第一、第二定位條紋的質(zhì)心坐標(biāo)以及條紋寬度w、v后,從第i=1列開始,以結(jié)構(gòu)光圖像中第1列上第一、第二定位條紋上的兩質(zhì)心點(diǎn)坐標(biāo)為基礎(chǔ),減去各自條紋寬度的一半,然后將剩余區(qū)域均分為n+1個(gè)子區(qū)域,每個(gè)子區(qū)域的寬度為b1 Pixel,由公式1得出;利用c1表示第1列上第一、第二定位條紋上的兩質(zhì)心點(diǎn)間的圖像距離,a和e分別表示第一、第二定位條紋的質(zhì)心距離最近測量條紋質(zhì)心的圖像距離,d表示任意兩根測量條紋質(zhì)心之間的距離,則其相互間關(guān)系由公式2決定;
bi=(ci-(wi+vi)/2)/(n+1)其中,i=1,2,...; (1)
ci=ai+ei+(n-1)·di其中,i=1,2,...; (2)
所述測量條紋檢測其操作方法如下:依據(jù)在測量條紋概率區(qū)中,概率區(qū)只包含著對應(yīng)的完整測量條紋,在對應(yīng)的概率區(qū)內(nèi)提取測量條紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對多線結(jié)構(gòu)光條紋圖像的自動(dòng)提取方法,其特征在于,所述定位條紋的檢測其操作方法如下:依據(jù)定位條紋相比于測量條紋,寬度值更大,灰度值也更高的特性,分別應(yīng)用灰度閾值GT二值化、數(shù)量閾值NT篩選出面積最大的連通區(qū)域,將定位條紋篩選出來并提取條紋質(zhì)心坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的針對多線結(jié)構(gòu)光條紋圖像的自動(dòng)提取方法,其特征在于,所述定位條紋的檢測其具體操作方法如下:
第一步,定位條紋概率區(qū),采用函數(shù)roipoly手動(dòng)設(shè)置定位條紋的概率區(qū)范圍,然后自動(dòng)對概率區(qū)進(jìn)行噪聲濾波;此類結(jié)構(gòu)光采集圖像中存在的噪聲主要是椒鹽噪聲,故采用二維中值濾波函數(shù)medfilt2;
第二步,圖像自適應(yīng)灰度閾值GT二值化,依托概率區(qū)設(shè)定定位條紋的處理區(qū),并對處理區(qū)內(nèi)每一列上的像素點(diǎn)作均值化處理,獲取該列的灰度閾值GT,并以此二值化該列上的所有像素點(diǎn);循環(huán)操作,最終完成整個(gè)處理區(qū)內(nèi)所有列上像素點(diǎn)的二值化;
第三步,定位條紋粗提取,定位條紋所在區(qū)域,針對二值化后的圖像,采用函數(shù)bwlabel對處理區(qū)中所有連通區(qū)域進(jìn)行編號(hào),并根據(jù)處理區(qū)內(nèi)實(shí)際情況自適應(yīng)設(shè)定數(shù)量閾值NT面積,最終篩選出面積最大的連通區(qū)域;
第四步,條紋質(zhì)心坐標(biāo)提取,針對提取后的定位條紋采用灰度重心法自動(dòng)提取條紋的質(zhì)心坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對多線結(jié)構(gòu)光條紋圖像的自動(dòng)提取方法,其特征在于,所述測量條紋檢測其具體操作方法如下:在按照特定順序選好第i=1個(gè)測量條紋概率區(qū)后,在該區(qū)域內(nèi)提取測量條紋:從第j=1列開始,以第1列上概率區(qū)兩邊緣處像素點(diǎn)p1,1、q1,1為基礎(chǔ),分別匯總該列上兩點(diǎn)之間的所有像素點(diǎn)得到灰度和G1,1和行坐標(biāo)集合row1,1,根據(jù)公式3采用灰度重心法提取該列上測量條紋截面S1,1的質(zhì)心行坐標(biāo)centroid1,1,結(jié)合該列的列坐標(biāo),得到質(zhì)心的完整坐標(biāo)信息;循環(huán)執(zhí)行,完成第i=1個(gè)概率區(qū)內(nèi)測量條紋的質(zhì)心提取;繼續(xù)循環(huán),最終完成全部概率區(qū)內(nèi)所有測量條紋的質(zhì)心提取;
centroidi,j=sum(Gi,j·rowi,j)/sum(rowi,j)其中,i=1,2,...;j=1,2,...; (3)
其中,sum()為求和函數(shù),Gi,j為第i個(gè)測量條紋概率區(qū)的第j列上兩點(diǎn)之間所有像素點(diǎn)的灰度和,rowi,j為第i個(gè)測量條紋概率區(qū)的第j列上兩點(diǎn)之間所有像素點(diǎn)的行坐標(biāo)集合。
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