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亚像素级光刀中心提取方法研究_钱丽丹.pdf

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亚像素级光刀中心提取方法研究 亚像素级光刀中心提取方法研究 钱丽丹，杨军伟 浙江经贸职业技术学院信息技术系浙江杭州装甲兵工程学院国防科技重点实验室北京 摘要针对三维激光扫描中快速精确提取光刀中心困难的问题提出了一种新的亚像素级光刀中心提取 方法。首先对光刀图像进行包括灰度变换、分割以及基于数学形态学处理的干扰去除三步骤在内的预 处理然后重点传统的重心法进行改进利用形态学方法二化后的光刀行细化和去处理 ；对对值进支得到 近心法沿 ，连 其骨架法线方向可似为垂直于其所在骨架相邻两点线的方向；最后利用重各点法线方向求 亚级心 解得到了像素光刀中。实验表明该方法具有处理速度快、精度高的特点。 ：亚刀改心法 关键词激光扫描；像素；光；提取；进重 中图分类号文献标识码文章编号： ： ： 』 三维激光扫描以其硬件成本低、操作简单而精度而成因此对噪声干扰极为敏感；高斯曲线拟合法 一 相对较高巳逐渐成为三维测量领域的主要方法之。受光刀曲率影响较大当条纹曲率较大时由于受激光 光刀中心的提取是三维激光扫描的关键步骤光刀中的叠加和散射影响，光刀沿法线方向并不满足高斯分 心的提取精度对于扫描精度影响甚大同时光刀中心布，因此高斯曲线拟合法只适合于图像中法线方向变 一 的提取速度也在定程度上决定了三维扫描的速化不大的直线型光刀；阈值法定位速度快但精度 ⑴三 ，，通 度。因此对于从事维激光扫描的研究人员如较差常只适用于对线结构光源中心位置的粗略估 一 何快速准确地提取光刀中心是个必须解决的难题。计及初步定位并且当噪声干扰使信号严重失真时其 ⑷ 当前常用的光刀中心提取方法主要有重心法、高斯曲定位效果更差；方向模板法的抗白噪声能力比较 、。 线拟合法、阈值法方向模板法以及矩阵法强并且能比较好地解决极值法和重心法检测光刀中 重心法定位精度较高但由于是在极值法基础上改进心出现的噪声问题，同时能够检测出较精细的光刀中 心— 结构，但其不能提髙条纹分辨率且精度不髙； 收稿曰期丨 矩阵法具有精度高、鲁棒性好的优点，其缺点 助项 基金项目：国家自然科学基金资目（年浙 。 是运算量大，很难实现光刀中心的快速提取笔 江省大生技创新活动计划暨新苗人才计划（丨 学科、 本、丨女姊科“士々灿七吐方介姑染姊占片拖 者将针对上述各种方法存在缺点，综用图像 丽女江杭人硕士主要口 作者简介钱丹（浙州，讲师， —处理的方法，对原始光刀图像进行处理，最后得到能准 、’ 研究方向为计算机辅助技术网络數据库；杨军伟（） 确反映经物表面调制的光刀中心，其具体的步骤包 男博士讲师。体 ， .28. 《测控技术》年第卷第期 括图像预处理和改进的重心法处理。为直观说明所提对包含光刀的图像进行有效分割是光刀中心提 亚刀心理图的。图 的，可 出的像素级光中方法处效果，选用所取重要组成部分当前选用的像分割方法有 明的一 示的特点鲜的叶片形成的光刀图像来进行逐步处很多但对于特征比较明显光刀图像，阈值分割是 。 理种简单实用方法，非常符合系统的需求。阈值分割法 “ 一 区的图，是 是种基于域像分割技术其基本原理： 通过设定不同的特征阈值，把阁像像索点分为若干类。 在此图像分割的主要是将光刀图像屮的光 刀出的阈 提取来，如何选择合适似就成为研究的点。 川丨 常的赚确定方法包括細法、适应阈法 和最大类间方差法关于种方法的原理文献 中都有介绍不作赘述。 为验证效果对图分删上述种分割方法进 理示。 光刀图像预处理行处其结果如图所 光刀图像的灰度变换 受采集环境的影响，光刀图像会出现过亮或者过 暗的情况给光刀中心提取带来了困难。为此采用图 一⑷ 像灰度变换技术来解决这问题。对比度线性展宽是 一的 种非常好的灰度变换技术，其实质是图像灰度值 线性映射。 图图 设原的灰度为，处理后像对应灰度为 假设原图像中重要目标的分布在，」，通 过线性展宽可将其映射至这里（ 了 ，达到对取要标的对比度线性展宽的目 的。其具体的计界公式如下：■■ 。 最大类间方差法 糊赚個方法比较 一 针对光刀图像的特征，般激光的灰度分布为 。， 因区。 ，此可对这灰度值进行线性展宽‘ ！！；■ ；、 京丨仇’也以成 经，此《，经 ，展 根取， 据验在分别若、 乃： 知n域即尤的断裂’息破坏比严；人炎 宽计算的灰度值大于则令其等于。按照以上 細丨光乃 法处十为，处押后的很好地保 参数对阁进行线性展宽其结果如图所示。 丨〖 純船构翻，彳賭景巾的对后的 以续 看出，展宽后的灰度变侧縣細增大了所職 —， 处押小奶调來’处 分利；类财法利贿效政 后的像较之原来的对比度得到了增强，视觉上 ：？ “‘ 邱时丨陣值法’