[发明专利]一种任意角度激光十字的检测定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及视觉定位领域，尤其是涉及一种任意角度激光十字的快速视觉检测定位方法。

背景技术

目前，利用激光十字线进行定位是工业中应用较多的方法，被广泛使用于钻孔、切割、制鞋、制衣、木工机械等行业。近年来，随着机器视觉技术的深入发展，采用图像处理的方法提取激光十字的十字交叉中心点从而实现定位点的获取，已成为自动激光定位的重要研究、发展方向。

但目前常见的视觉自动激光定位方法，往往对环境与配置要求较为苛刻，如中国发明专利“基于激光与摄像机同轴实现的远程测距系统的测距激光点定位方法”(申请号201110235273.0)，该发明采用将测距激光与摄像机入射光同轴的方式，实现利用摄像机画面的中心点对测距激光点标示，测量者可通过摄像机拍摄画面的中心十字光标交点捕捉到测距激光点，并控制摄像机拍摄画面的中心十字光标交点选取测量起点及测量终点进行测量。又如中国发明专利“一种粗线型十字圆环标记的图像检测方法”(申请号201310077056.2)，该发明首先将标记中粗细不同的直线线条单像素化，然后根据检测框内的黑白像素个数比筛选出十字圆环标记，确定十字圆环标记中心点的位置。这类激光十字定位方法，要求激光十字的角度固定、摄像头视角固定且畸变小、光照背景简单、激光亮度高且清晰等，这不但造成适用范围小，而且也会因环境变化影响定位精度和成功率。

又如中国实用新型专利“激光焦点检测装置”(申请号201120523904)，该实用新型公开了一种激光焦点检测装置，包括支撑平台、在支撑平台上固定的测试板、压紧装置以及在支撑平台上由压紧装置夹紧的试样板，测试板具有十字交叉线，该十字交叉线的中心与激光焊接系统的设计焦点位置重合。这类十字模板匹配的方法，往往不能用于检测任意旋转角度的激光十字，对于观测角度变化、图像畸变引起的十字夹角的变化情况不能满足使用要求。

此外，现有技术中基于hough直线检测算法的激光十字定位方法，也存在运算量较大、稳定性差，难以适应因摄像头畸变引起的直线弯曲情况的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种任意角度激光十字的检测定位方法，其具有适用范围广、受环境影响小、效率高的优点。

为解决现有技术中基于激光十字的定位方法存在的对环境与配置要求高，不适应因摄像头畸变引起直线弯曲的技术问题，本发明一种任意角度激光十字的检测定位方法，包括以下步骤：

S1：对包含激光十字的原始图像进行降噪和二值处理，获取二值图像；

S2：针对二值图像，提取所有可能包含激光十字的二值子图像块，

具体包括以下步骤：

S21：创建一张与原始图像尺寸相同的累加图，并使累加图中所有像素的初始值均为0；

S22：以二值图像中的某个值为非0的像素点为圆心建立半径为5～25像素的圆形区域，使圆形区域的边界宽度为1～2像素，并统计二值图中与圆形区域的边界存在重合且值为非0的点块个数，记为N，所述点块由具有相同值且相互连在一起的像素组成；

当N为2时，判断两个点块的中心连线是否通过圆形区域的圆心；如果通过圆形区域的圆心，则该圆形区域为可能存在激光线的区域，提取该圆形区域中所有值为非0的位置，并将累加图中对应位置的像素权值+1，否则跳过；

当N为4时，判断四个点块的两条中心对角连线是否通过圆形区域的圆心，如果两条中心对角连线中任一条通过圆形区域的圆心，则该圆形区域为可能存在激光十字中心点的区域，提取该圆形区域中所有值为非0的位置，并将累加图中对应位置的像素权值+2，否则跳过；

当N为2和4以外的值时，则直接跳过；

S23：以上述步骤S22的方式遍历二值图像中所有值为非0的像素点，并得到最终的累加图，作为累加结果图；

S24：在累加结果图中，提取其中像素最大值超过预定阈值的所有独立的连通域，并从二值图像中提取与各个独立的连通域对应的各个二值子图像块，所述连通域由值为非0且相互连在一起的像素组成；

S3：依次判断各个二值子图像块是否包含激光十字，当确定包括激光十字的二值子图像块后，停止后续判断；

S4：根据包含激光十字的二值子图像块，确定激光十字在原始图像中的位置和角度。

进一步地，本发明一种任意角度激光十字的检测定位方法，其中在所述步骤S1中，具体包括以下步骤：

S11：提取原始图像的灰度图，利用高斯滤波滤除灰度图中的噪声，得到预处理图像；

S12：对预处理图像采用固定阈值进行分割，得到第一个二值图像；