[发明专利]一种快速高精度的光条中心亚像素提取方法

摘要

本发明一种快速高精度的光条中心亚像素提取方法属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种快速高精度的光条中心亚像素提取方法。该方法基于局部二次曲线逼近快速求解光条法线方向进而二阶泰勒展开计算光条亚像素中心，首先采用运算速度极快的阈值法光条中心提取获得初始光条中心位置，通过局部二次曲线逼近的方法快速求解初始中心点位置的光条法线方向，归一化处理后利用图像函数在初始中心点处的二阶泰勒展开求解亚像素精度的光条中心。该方法简化了光条法线方向的求解，在法线方向上高精度的提取光条亚像素中心坐标，从而达到高精度和高效率双重要求，且针对现场复杂的光照环境和测量对象，适应性和鲁棒性更强，综合表现更优。

主权项

1.一种快速高精度的光条中心亚像素提取方法，其特征是，该方法基于局部二次曲线逼近快速求解光条法线方向，进而使用二阶泰勒展开计算光条亚像素中心；首先根据阈值法得到像素级的初始光条中心位置，以二次曲线去逼近局部初始光条中心点的变化趋势，并遍历所有初始光条中心点的法线方向，做归一化处理；最后基于光条法向高斯分布，在初始中心点处二阶泰勒展开求解亚像素精度的光条中心；方法具体步骤如下：第一步初始光条中心提取首先，对光条图像进行阈值分割，得到准确的二值化光条区域，然后识别其左、右边缘位置并分别记为p_L和p_R，因此，根据阈值法得到像素级的初始光条中心位置：从而获得光条上所有的初始光条中心点序列(⁰u_i,⁰v_i)，i＝1,2,3,...,n，n为初始光条中心点的数量；第二步计算光条法线方向以初始光条中心点(⁰u_i,⁰v_i)及其上下邻域点(⁰u_i‑1,⁰v_i‑1)和(⁰u_i+1,⁰v_i+1)为基准数据点，精确求解二次曲线函数：其中，a_i，b_i，c_i为局部二次曲线方程参数，通过式(2)求解得到；从而计算得到该二次曲线在点(⁰u_i,⁰v_i)处的法线斜率为：k_i＝‑(2a_i⁰v_i+b_i)                     (3)根据归一化原则，法线方向(n_xi,n_yi)应满足||(n_xi,n_yi)||＝1                       (5)联立式(4)和(5)求解得到光条的法线方向为采用中值滤波的方法对获取的光条法线方向进行均衡优化处理，得到更为平滑变化的光条法线方向结果其中，2m+1为中值滤波的窗口长度；第三步光条中心亚像素精度提取考虑到现场测量的光条图像存在不可避免的噪声干扰，因此首先采用二维高斯滤波对光条图像f(x,y)进行卷积滤波处理，得到滤波图像F(x,y)；然后，以光条初始中心坐标(⁰u_i,⁰v_i)为基准点，令t为常数，对图像灰度函数进行二阶泰勒展开，得到：令从而得到根据式(10)计算(u_i,v_i)处的光条亚像素中心位置；根据上述方法计算所有光条初始中心点的亚像素中心位置，从而获得亚像素精度的光条中心。