[发明专利]灰度图像耦合特征点高度的构件三维测量方法

摘要

一种灰度图像耦合特征点高度的构件三维测量方法，是拍摄构件表面图像，经灰度化得到灰度矩阵，再通过结构光三角测量方法测量构件表面特定点的高度值，将构件表面分成若干区域，取一个区域内特定点高度值与灰度图像对应点的灰度值耦合，得到该区域高度值与灰度值间的拟合关系式，结合区域内所有点的灰度值计算出所有点的高度值，拟合得到该区域的表面三维轮廓，重复上述步骤获得所有区域的表面三维轮廓，整合后得到待测构件表面的三维图像。本发明仅需固定位置两次成像，基于灰度图像纹理信息，并耦合特征点高度信息，即可实现工业构件表面三维轮廓的快速测量。

主权项

1.一种灰度图像耦合特征点高度的构件三维测量方法，所述测量方法基于一个形状测量传感器实现，所述形状测量传感器由一个网格结构激光器和一个CMOS工业相机成固定夹角连接组成，所述网格结构激光器能够投射出由m×n条线激光垂直排列组成的， (m‑1)×(n‑1)个网格构成的网格激光线；所述测量方法包括：以与所述网格结构激光器成固定夹角连接的CMOS工业相机对从网格结构激光器投射出的、照射在待测构件表面的网格激光线进行拍摄，得到待测构件表面的激光网格图像；按照CN 107631699A方法，对所述得到的激光网格图像进行二值化‑骨架化法处理，得到所述激光网格图像的单像素宽度的连通无毛刺网格骨架化图像，采用三角测量法计算出所述网格骨架化图像上每一个像素点对应的高度信息，即得到所述激光网格图像每一个像素点对应的高度值；其特征是所述测量方法还包括：保持形状测量传感器与待测构件的相对位置不变，关闭网格结构激光器，再次以CMOS工业相机进行拍摄，获得自然光照下的待测构件表面图像；对自然光照下的待测构件表面图像进行处理，将采集到的彩色图像转换为灰度图像，并进行滤波去噪后，得到自然光照下的待测构件表面灰度图像；将所述网格骨架化图像上每一个像素点对应的横纵坐标提取出来，再将所述提取出的横纵坐标对应到所述待测构件表面灰度图像中，将所述横纵坐标对应下的灰度值提取出来；选取所述(m‑1)×(n‑1)个网格中的任意一个网格，得到该网格四周骨架线每一像素点的横纵坐标所对应的高度值和灰度值，将高度值视为y值，灰度值视为x值，采用多项式拟合方法对所述高度值和灰度值进行拟合，得到以下公式1）所示的，所述网格上网格结构激光器照射下的某一像素点的高度值与该像素点在自然光照下的灰度值之间的拟合关系式：y_i=a₀+a₁x_i+a₂x_i²+…+a_nx_iⁿ  1）上述公式1）中，x_i′=[1, x_i, x_i², …, x_iⁿ]，A=[a₀, a₁, a₂, …, a_n]，A是多项式参数向量，n是拟合阶数；提取出所述选取网格的四周骨架线内空隙处每一像素点的灰度值，将所述灰度值带入公式1）的拟合关系式中，计算得到所述空隙处每一像素点对应的高度值；将计算得到的所述网格骨架线上每一像素点的高度值与通过拟合灰度填充得到的空隙处每一像素点的高度值进行整合，得到所述网格的完整的表面三维轮廓；选取所述(m‑1)×(n‑1)个网格中的另外一个网格，按照上述方法构建该网格上某一像素点的高度值与灰度值之间的拟合关系式，计算出该网格上所有像素点对应的高度值，得到该网格的完整表面三维轮廓；如此重复(m‑1)×(n‑1)次，得到所有(m‑1)×(n‑1)个网格的表面三维轮廓，整合后得到待测构件表面的三维图像。