[发明专利]一种远程配匙方法及系统

说明书

本发明公开了一种远程配匙方法及系统，包括以下步骤：建立钥匙坯数据库，存储钥匙坯模型及模型尺寸参数；采集钥匙图像；处理钥匙图像，将采集的钥匙图像进行处理，消除拍摄距离和拍摄角度不同导致的比例失真；提取钥匙图像齿形轮廓；建立三维钥匙几何模型，将提取的钥匙轮廓与钥匙坯型相结合建立三维钥匙几何模型；打印钥匙，利用3D打印技术将三维钥匙几何模型加工成实体。本发明远程配匙不需要依靠齿形码识别和摄相机标定，并且精度达到开锁要求。

技术领域

本发明涉及配钥匙领域，具体地指一种远程配匙方法及系统。

背景技术

2008年，加州大学圣地亚哥分校的B Laxton，K Wang，S Savage等学者通过高分辨率摄像头和望远镜采集到了50米外的钥匙图像，并对其进行轮廓提取和齿形码识别，得到钥匙的齿形码（如图1所示），最终结合齿形码以及钥匙加工成形专用设备对钥匙坯进行加工得到钥匙（如图2所示），达到远程配匙的目的。运用该方法加工的钥匙精度高，可靠性强，但由于当今国内钥匙齿形码种类繁多，设计标准混乱，该方法难以在国内推广。

运用Robert等人开创的双目视觉技术并结合3D打印技术可以回避齿形码难以识别的问题，其一般过程为使用两个摄像机对同一把钥匙拍摄两幅或多幅图像，组成立体相对，再利用对应点的视差来计算立体信息，继而重建出图像中钥匙的三维模型，最后利用3D打印技术加工出基于三维模型的钥匙。然而针对远程配匙，该技术也有其本身的缺陷，精确的三维模型重建需要对摄像机进行标定，并以专用的标定板作为背景拍摄照片，而远程配匙的对拍摄照片的要求是无需任何固定背景，因此标定条件下的远程配匙是毫无意义的，而使用非标定方法重建的三维模型精度特别是齿形复杂的钥匙的三维模型精度远远低于使用要求，即基于该模型加工出的钥匙无法开锁，因此，使用非标定方法的远程配匙依旧毫无意义。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，设计出一种不需要依靠齿形码识别和摄相机标定并且精度达到开锁要求的基于图像处理技术和3D打印技术的远程配匙系统。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种远程配匙方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1建立钥匙坯数据库，存储钥匙坯模型及模型尺寸参数；

S2采集钥匙图像；

S3处理钥匙图像，将采集的钥匙图像进行处理，消除拍摄距离和拍摄角度不同导致的比例失真；

S 4提取钥匙图片齿形轮廓；

S5建立三维钥匙几何模型，将提取的钥匙轮廓与钥匙坯型相结合建立三维钥匙几何模型；

S6打印钥匙，利用3D打印技术将三维钥匙几何模型加工成实体。

进一步地，为得到高质量的图片，提高钥匙重建的成功率降低拍摄限制条件，所述步骤S2中还包括预处理钥匙图像，具体为：将采集后的钥匙图像先进行灰度处理，再进行低通滤波处理，使像素更加平滑，并消除反光引起的斑块，同时达到降噪目的并使用非极大值抑制消除非边缘处的灰度梯度，使图像边缘清晰，提高图片质量。

更进一步地，所述步骤S3具体过程为：先结合钥匙坯对采集的钥匙图像进行特征点匹配，再采用投影变换算法对钥匙图像进行坐标变换，消除由于拍摄角度和拍摄距离不同导致的比例失真。

再进一步地，所述步骤S4的具体过程为：运用Hough变换和一维搜索黄金分割算法，搜索并提取钥匙的齿形轮廓，并运用拉格朗日插值法对齿形轮廓进行插值处理，提高轮廓清晰度。

再进一步地，所述步骤S5的具体过程为：根据提取的钥匙齿形轮廓，结合数据库中提取的钥匙坯的长、宽尺寸参数生成二维离散点云，再结合钥匙坯厚度和齿槽深度扩展坐标维度生成三维点云模型，并通过点云拼接和曲面重构将三维点云转换成三维几何模型。