[发明专利]一种半透明朗伯体表面激光条纹中心线提取方法

说明书

本发明公开了一种半透明朗伯体表面激光条纹中心线提取方法，涉及激光轮廓测量技术领域，所述的激光条纹中心线提取方法包括：(1)获取灰度序列、(2)提取包络线、(3)提取基线、(4)获取特征峰、(5)选择直接反射峰、(6)计算直接反射峰坐标、(7)截取直接反射峰数据、(8)计算轮廓点坐标、(9)获得激光条纹中心线。通过本发明的实施，解决了现有的激光轮廓传感器无法直接准确测量半透明朗伯型物体表面轮廓的技术问题，为工业现场半透明朗伯型物体的轮廓测量提供了新的解决方案，具有广泛的实用性和通用性，适用于任何类型的轮廓标定。

技术领域

本发明涉及激光轮廓测量技术领域，尤其涉及一种半透明朗伯体表面激光条纹中心线提取方法。

背景技术

轮廓测量不止在工业制造进程中发挥着重要作用，同时也被广泛应用于光学精密工程、航空航天、机器人、芯片制造、汽车制造、水下探测等领域，成为越来越多的工业应用领域中功能实现、设备数据获取、零件数据获取、精度分析、质量检测等必不可少的环节。随着制造精度的越来越高，非接触的轮廓测量逐渐成为主流趋势。其中，基于线结构光方法的激光轮廓传感器逐渐成为热点。该方法具有非接触、高精度、高速度、适用性广等突出的优势，成为轮廓测量的主流趋势。现有的线结构光测量方法是基于被测朗伯型物体表面对线激光条纹的反射原理工作，仅适用于漫反射表面的朗伯型物体。但是，对于半透明朗伯型物体，例如自动点胶机产生的胶条，线结构光不仅在其入射位置的表面直接发生漫反射，还会产生透射并进入物体内部发生次表面散射，散射光线最终从与入射位置将会不同的表面位置出射，表面直接反射分量被次表面散射分量所干扰。这不仅导致激光条纹图像信噪比下降，而且使得激光条纹图像的灰度分布规律产生严重变化，进而导致现有的激光条纹中心线提取算法的精度下降严重，甚至出现错误，无法准确提取朗伯型物体表面的激光条纹中心线。目前针对半透明朗伯型物体的线结构光测量，有学者将相移和偏振滤波技术相结合，分离直接反射分量和次表面散射分量，可以实现半透明朗伯型物体的轮廓测量。但是，该方法需要高频投射光栅和偏振片等装置，结构复杂、成本高、效率低。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种半透明朗伯体表面激光条纹中心线提取方法，解决现有的激光轮廓传感器无法直接准确测量半透明朗伯型物体表面轮廓的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何测量半透明朗伯型物体的轮廓。

为实现上述目的，本发明提供了一种半透明朗伯体表面激光条纹中心线提取方法，所述的激光条纹中心线提取方法包括：(1)获取灰度序列、(2)提取包络线、(3)提取基线、(4)获取特征峰、(5)选择直接反射峰、(6)计算直接反射峰坐标、(7)截取直接反射峰数据、(8)计算轮廓点坐标、(9)获得激光条纹中心线。

进一步地，所述步骤(1)包括，提取激光条纹图像的某一列像素点灰度值，并作为一个独立的一维灰度数组来分析。

进一步地，所述步骤(2)包括，针对所述灰度序列，通过闭运算滤除宽度较小的突变杂波，得到灰度分布曲线的包络线。

进一步地，所述步骤(3)包括，针对所述包络线，通过开运算削掉凸起的波峰，从底部平滑信号，得到灰度分布曲线的基线。

进一步地，所述步骤(4)包括，针将所述包络线与所述基线进行差分运算，获得若干个灰度特征峰，其中的一个特征峰为被测朗伯型物体表面的直接反射峰，而其他特征峰为次表面的反射峰。

进一步地，所述步骤(5)包括，针对所述灰度特征峰，从左向右依次进行分析，选择第一个满足阈值条件的特征峰作为直接反射峰；

所述阈值条件包括峰值阈值和宽度阈值，所述峰值阈值为直接反射峰的峰值大于或等于所有特征峰峰值的平均值，所述宽度阈值为直接反射峰的宽度大于或等于所有特征峰宽度的平均值。

进一步地，所述步骤(6)包括，所述直接反射峰的坐标为峰值对应的坐标值，同时计算所述直接反射峰的宽度。