[发明专利]一种线结构光中心提取方法及系统

权利要求书

1.一种线结构光中心提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)感兴趣条纹区域提取：将包含激光线条的原始采集的图像进滤波处理并提取条纹区域；

(2)对于步骤(1)中获得的感兴趣条纹区域图像的每一列像素，采用一维模板法提取粗略条纹中心像素；

(3)对于步骤(2)中获得的中间列像素的粗略条纹中心像素，根据其相邻列的条纹中心像素与其连线方向，计算该粗略条纹中心像素的法线方向，粗略条纹中心像素的法线是粗略中心像素连成的中心线段在该粗略条纹中心像素处所对应的法线方向；

(4)对于中间列像素的粗略条纹中心像素，在沿其步骤(3)获得的法线方向两侧，采用灰度重心法确定亚像素级别的中心点坐标作为线结构光中心。

2.如权利要求1所述的线结构光中心提取方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(1-1)通过图像采集设备获取包含激光线条的原始灰度图像；

(1-2)对于步骤(1-1)中获取的包含激光线条的原始灰度图像，进行滤波获得消除噪声的图像；

(1-3)对于步骤(1-2)中获得的消除噪声的图像使用图像分割方法分割出条纹区域并采用形态学方法减少毛刺散点区域后作为感兴趣条纹区域，将消除噪声的图像的感兴趣条纹区域分割获取条纹区域图像。

3.如权利要求1所述的线结构光中心提取方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

所述一维模板为在该列像素上的长度固定的滑动窗口，使用一维模板与在感兴趣条纹区域的每一列像素做卷积运算，获得该列卷积运算后各像素点的像素值，将像素值的最大的像素点作为粗略条纹中心像素。

4.如权利要求3所述的线结构光中心提取方法，其特征在于，步骤(2)具体为：

对于具有N列像素的条纹区域，第i行j列处的像素点的灰度值表示为I(i,j),当I(i,j)≠0时，可在j列使用长度为k的一维模板窗口在像素列上滑动进行卷积运算，G(i,j)表示与模板滑动卷积运算后的像素值；如下：

取卷积后像素值G(x,y)在该列中值最大的像素点作为该列上粗略条纹中心像素。

5.如权利要求1所述的线结构光中心提取方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

(3-1)将该列像素的粗略条纹中心像素到其前列像素的粗略条纹中心像素向量作为第一向量；将其后列像素的粗略条纹中心像素到该列像素的粗略条纹中心像素向量作为第二向量；或

将前列像素的粗略条纹中心像素到其该列像素的粗略条纹中心像素向量作为第一向量；将该列像素的粗略条纹中心像素到其后列像素的粗略条纹中心像素向量作为第二向量；

(3-2)分别获取第一向量以及第二向量的单位法线向量，单位法向量即与该向量正交的单位向量，向量与其单位法线向量的内积为0；

(3-3)将第一向量以及第二向量的单位法向量进行向量相加获得的向量其方向作为该列像素的粗略条纹中心像素法线方向。

6.如权利要求1所述的线结构光中心提取方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：

沿步骤(3)提取的粗略条纹中心像素法线方向，沿着与水平方向夹角为θ的方向，在粗略条纹中心像素两侧各取m个点组成集合M，两侧2m个点的坐标的计算如下：

i_m＝i±d_m*cosθ

j_m＝j±d_m*sinθ

(i_m,j_m)为选取的两侧第m个点的横纵坐标，d_m记为法线方向上两侧选取的第m个点到粗略中心点像素坐标的距离。

采用灰度重心法确定亚像素级别的中心点坐标如下：

其中，I(i,j)为提取出的感兴趣区域中第i行，第j列图像像素值，M为法线上选取2m个像素以及粗略中心像素共2*m+1个像素点所在坐标集合。