[发明专利]基于多尺度的光条中心提取方法及装置

说明书

技术邻域

本发明涉及图像处理邻域，尤其涉及一种基于多尺度的光条中心提取方法及装置。

背景技术

在线结构光测量系统中,光条中心的准确提取是影响整个测量系统精度的关键因素之一。常见的光条中心线提取方法包括：

边缘法和阈值法：算法简单,运行速度快,但精度较低。

极值法：在光条截面上进行高斯或抛物线拟合，通过求其极值点得到光条中心的亚像素位置，该方法易因光条灰度分布不均匀和噪声干扰导致光条中心提取精度不高；

重心法：重心法能够减小由于光条灰度分布的不对称性引起的误差，但是由于被测物体曲面和结构等因素,光条纹图像的曲率变化比较大，为了提高光条中心的精度，首先需要利用Hessian矩阵、Sobel梯度算子和方向模板等被用于确定光条的法线方向，导致算法复杂，计算量大；

Steger方法：由德国Steger C博士利用Hessian矩阵得到图像中光条的法线方向，然后求法线方向上的极值点得到光条中心线的亚像素位置，具有精度高、鲁棒性好及应用广泛等优点；但是针对高反光及光条粗细变化剧烈的激光光条图像，依然无法实现高精度的提取光条中心；且操作过程中大量的卷积操作导致运算速度较慢。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于多尺度的光条中心提取方法及装置，能适用于高反光状态下光条粗细变化剧烈的光条中心点坐标的高精度提取。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明第一方面提供一种基于多尺度的光条中心提取方法，所述方法包括：

对图像进行噪声平滑处理，获取平滑图像；

通过骨骼化方法对所述平滑图像进行处理得到光条的初始中心点及对应每一所述初始中心点所对应的初始法线方向；

沿所述光条初始中心点的所述初始法线方向，对光条横截面进行灰度高斯函数拟合，获取光条每一位置处的光条宽度；

依据每一位置处的光条宽度及公式r＝w_i/2及确定每一位置处的第一卷积高斯核均方差σ₀及所述第一卷积高斯核的两维宽度N₀*N₀，并根据所述σ₀及N₀*N₀确定第一高斯卷积核，其中，所述w_i为第i位置处的光条宽度，所述i的取值为正整数；

依据所述第一卷积高斯核，卷积求取每一所述初始中心点所在的l*l邻域范围RON内每个像素的第一Hessian矩阵；所述l为大于3的正整数；

依据所述第一Hessian矩阵求取光条中心像素级的候选点；

以每一所述候选点为基点，获取光条中心点的亚像素坐标，其中，所述以每一所述候选点为基点，获取光条中心点的亚像素坐标，包括：以候选点(x₀,y₀)为基点，对光条横截面上的灰度分布函数进行二阶泰勒展开，根据候选点(x₀,y₀)在法线方向(n_x,n_y)上的一阶方向导数为零，得到光条图像特征的亚像素坐标为(p_x,p_y)＝(x₀+tn_x,y₀+tn_y)，其中所述r_x为待提取光条中心图像在x方向上与离散高斯函数卷积后得到的一阶偏导数；所述r_y为待提取光条中心图像在y方向上与离散高斯函数卷积后得到的一阶偏导数；所述r_xx为待提取光条中心图像在x方向上与离散高斯函数卷积后得到的二阶偏导数；所述r_yy为待提取光条中心图像在y方向上与离散高斯函数卷积后得到的二阶偏导数；所述r_xy在x方向上与离散高斯函数卷积后得到的一阶偏导数后再在y方向上的二阶偏导数；

依据所述亚像素坐标连接各所述光条中心点形成光条中心。

优选地，

在依据每一位置处的光条宽度及公式r＝w_i/2及确定每一位置处的第一卷积高斯核均方差σ₀之后，所述方法还包括：