一种基于切比雪夫矩的激光条纹中心线提取方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116012345A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310048182.9(22)申请日2023.01.31(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人李鹏越郑宪广陈康辉刘元铭王涛付晓斌(74)专利代理机构太原申立德知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14115专利代理师孙乐(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/13(2017.01)G06T7/521(2017.01)G06T7/60(2017.01)权利要求书4页说明书10页附图8页(54)发明名称一种基于切比雪夫矩的激光条纹中心线提取方法(57)摘要本发明公开了一种基于切比雪夫矩的激光条纹中心线提取方法，属于线结构光视觉检测技术领域。本发明利用Scharr梯度算子检测激光条纹边缘，再沿着边缘点法线方向进行搜索，从而获得激光条纹截面灰度分布信息。在对激光条纹截面灰度分布特性进行分析的基础上，构建了激光条纹截面灰度分布模型，并利用切比雪夫矩求解了激光条纹截面中心亚像素坐标，连接各激光条纹截面中心进而得到激光条纹中心线。相比于Steger方法、灰度重心法、空间矩方法和勒让德矩方法，本方法在处理灰度饱和激光条纹时，能够在保证算法实时性的同时，提高中心线检测精度，实现了算法精度和速度的平衡；在实际使用过程中，也能够满足线结构光测量系统的测量要求。CN116012345ACN116012345A权利要求书1/4页1.一种基于切比雪夫矩的激光条纹中心线提取方法，其特征在于：利用Scharr梯度算子检测激光条纹边缘，再沿着边缘点法线方向进行搜索，从而获得激光条纹截面灰度分布信息；在对激光条纹截面灰度分布特性进行分析的基础上，构建激光条纹截面灰度分布模型，并利用切比雪夫矩求解了激光条纹截面中心亚像素坐标，连接各激光条纹截面中心进而得到激光条纹中心线。2.根据权利要求1所述的一种基于切比雪夫矩的激光条纹中心线提取方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1：将激光条纹彩色图像灰度化，利用平滑滤波算子降低图像噪声，获得激光条纹区域，裁切激光条纹区域作为感兴趣区域；步骤2：利用Scharr边缘算子检测激光条纹区域的激光条纹边缘，获得激光条纹边缘坐标(xm,ym)并计算激光条纹边缘点的灰度梯度，进而计算出激光条纹边缘点的法线方向；步骤3：以步骤2中获得的激光条纹边缘点为起点，沿激光条纹边缘法线方向进行搜索，若当前点为该边缘点法线方向上对应的另一边缘点时，搜索结束，从而获得当前灰度截面分布信息,即截面像素灰度值集合G(i)，i＝0,1,2,3,……n‑1,n取自然数；步骤4：根据激光条纹截面灰度分布，构建激光条纹截面灰度分布模型，并利用切比雪夫矩获得激光条纹中心位置；步骤5：通过尺寸变换公式进行变换，从而获得激光条纹截面中心真实坐标值；步骤6：重复步骤3和步骤5，依次获得不同激光条纹截面灰度分布信息，并求出每一个激光条纹截面的中心点亚像素坐标值，将这些中心点连接，获得激光条纹中心线。3.根据权利要求2所述的一种基于切比雪夫的激光条中心线提取方法，其特征在于：所述步骤2，利用Scharr边缘算子检测激光条纹区域的激光条纹边缘，获得激光条纹边缘坐标(xm,ym)并计算激光条纹边缘点的灰度梯度，进而计算出激光条纹边缘点的法线方向，具体方法是：先利用Scharr边缘算子计算激光条纹边缘点的灰度梯度；边缘点的灰度梯度表示为(gxm,gym),gxm＝3(I(xm+1,ym‑1)‑I(xm‑1,ym‑1))+10(I(xm+1,ym)‑I(xm‑1,ym))+3(I(xm+1,ym+1)‑I(xm‑1,ym+1))gym＝3(I(xm‑1,ym+1)‑I(xm‑1,ym‑1))+10(I(xm,ym+1)‑I(xm,ym‑1))+3(I(xm+1,ym+1)‑I(xm+1,ym‑1))然后计算边缘点的法线方向；若gxm＝0，边缘点法线方向为若gxm≠0，边缘点法线方向为4.根据权利要求2所述的一种基于切比雪夫的激光条中心线提取方法，其特征在于：所述步骤3以步骤2中获得的激光条纹边缘点为起点，沿激光条纹边缘法线方向进行搜索，若当前点为该边缘点法线方向上对应的另一边缘点时，搜索结束，从而获得当前灰度截面分布信息的具体方法是：2CN116012345A权利要求书2/4页若gxm＝0,边缘点法线方向为则其搜索方式为：(xm,ym±d)，d＝0,1,2,3,……，其符号与法向方向相同，若当前点为起始边缘点沿法线方向上对应的另一边缘点时，搜索停止；若gxm≠0,边缘点法线方向为则其搜索方式为：其符号与法线方向相同，若当前点为起始边缘点沿法向方向上对应的另一边缘点时，搜索