[发明专利]一种结构光光条中心的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构光视觉测量技术，尤其涉及一种结构光光条中心的提取方法。

背景技术

结构光视觉测量中，结构光光条的快速、高精度提取是关键技术之一。高速动态结构光视觉测量系统要求光条中心提取速度在几个毫秒以内，而且为了保证测量系统的精度和稳定性，要求光条中心提取的精度在亚像素级。

现有的亚像素级光条中心提取算法主要有：光条截面拟合法(M.A.G.，Sub-pixel measurement of 3D surfaces by laser scanning，Sensors and Actuators A：Physical，1999，76(1-3)：1～8；McIvor A M，Substripe localisation for improvedstructured light system performance，Proc Of DICTA/IVCNZ97.New Zealand：Massey University，1997，309～314)、多方向模板法(胡斌，基于方向模板的结构光条纹中心检测方法，计算机工程与应用，2002，38(11)：59-60，109；雷海军，一种结构光条纹中心快速检测方法，华中科技大学学报(自然科学版)，2003，31(1)：74-76)和Hessian矩阵法(Carsten Steger，Unbiased Extraction ofCurvilinear Structures from 2D and 3DImages，Germany：TechnischeMünchen，1998.27～81；D.Eberly，R.Gardner，Ridges for image analysis.Journal ofMathematical Imaging and Vision，1994，4：353～373；胡坤，一种快速结构光条纹中心亚像素精度提取方法，仪器仪表学报，2006，27(10)，1326～1329；周富强，结构光光条提取的混合图像处理方法，光电子与激光，2008，19(11)，1534～1537)。

上述光条截面拟合法对于光条法线方向变化不大的图像，在光条截面上进行高斯或抛物线拟合，再通过求其极值点来得到光条中心的亚像素位置，该方法依赖于光条的形状，通用性不好；对于法线方向变化较大的光条可以采用上述多方向模板法，检测其亚像素中心位置，但采用该方法运算量大；上述Hessian矩阵法本质上属于拟合内插算法，利用了图像的Hessian矩阵，有较好的通用性，但是需要对图像反复进行卷积运算，处理速度比较慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种结构光光条中心的提取方法，能够在保证检测精度的同时，减少运算量、提高处理速度，且通用性良好、抗干扰能力强。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种结构光光条中心的提取方法，包括：

获取结构光光条的初始光条中心点列；

通过所述初始光条中心点列中的光条中心点与所述光条中心点处法线方向之间的多次迭代，获取结构光光条中心；

对所述获取的结构光光条中心进行平滑操作，提取最终的结构光光条中心。

所述获取初始光条中心点列为：确定所述结构光光条的初始法线方向后，根据所确定的光条的初始法线方向获取初始光条中心点列。

所述确定光条的初始法线方向为：

二值化光条图像；

分别计算二值图像在水平和垂直方向的一维投影矩阵；

确定拥有较少非零值的一维投影矩阵对应的方向为光条的初始法线方向。

所述根据确定的光条的初始法线方向获取初始光条中心点列为：

初始法线方向为水平方向，按行扫描获取初始光条中心点列；或者，初始法线方向为垂直方向，按列扫描获取初始光条中心点列。

所述通过光条中心点与所述光条中心点处法线方向之间的多次迭代，提取结构光光条中心包括：

a、提取所获取的初始光条中心点列中的多个光条中心点，计算所述每个光条中心点的法线方向；

b、根据所述光条中心点的法线方向计算新的光条中心点；

c、判断是否停止迭代，如果是，则执行所述平滑操作；否则，计算步骤b所述新的光条中心点的法线方向，返回步骤b。

所述判断是否停止迭代为：判断是否成立，其中，n为所述步骤a提取光条中心点的个数，ε为小的正数。

该方法进一步包括：设置迭代次数的上限T；

相应的，所述判断是否停止迭代为：判断迭代次数t＝T是否成立。