精确提取线结构光条纹中心方法

线结构光三维坐标测量中,光条纹中心的精确快速提取直接影响测量精度与效率。提出了基于光条纹图像方向与重心法相结合的方法,首先用阈值法获取条纹中心初值,然后,通过光条纹图像的灰度梯度,计算条纹法线方向,最后,在法线方向用重心法提取光条纹重心。实验结果表明,该方法能快速精确地提取光条纹中心,精度达到亚像素级。     

激光干涉条纹中心精确定位方法

干涉条纹中心的定位精度对于干涉法的测量精度至关重要。对于背景复杂的干涉条纹图像,噪声严重影响了条纹中心的定位。激光干涉图像中主要噪声为激光散斑噪声和背景亮度不均匀,采用Butterworth低通滤波和背景补偿对图像预处理以抑制噪声的影响,再进行区域分割得到二值化条纹,细化二值条纹得到初步的条纹中心,在细化条纹的周边区域通过多项式拟合求极值的方法计算条纹中心。最后用该定位方法计算了模拟条纹图像的条纹中心,计算结果表明该方法比直接细化条纹的方法更精确。     

玻璃厚度测量图像算法研究

在玻璃厚度的测量系统的基础上进行算法研究,主要围绕玻璃厚度测量系统中采集的图像为研究中心。根据厚度检测图像的特点,通过数字图像处理技术中的区域标识和重心提取法实现了采集图像中光条纹中心的提取。在光条间距的计算过程中对直线拟合法和中心坐标差的方法进行比较,通过数据分析确定采用中心坐标差的方法计算光条纹中心的间距。然后,利用标准厚度的玻璃定标确定系数。最后,选取不同厚度的玻璃进行试验测量。     

基于复移Morlet小波的光栅条纹图像相位提取

面结构光三维测量中,变形光栅条纹的相位信息映射为物体表面的高度,为了提取变形条纹的相位,用复移Morlet小波作为母小波,并给出复移Morlet小波的参数带宽fb和中心频率fc的取值方法,对由物体表面高度调制而发生变形的条纹图像进行连续小波变换,利用最大值法确定小波变换的"脊",进而提取条纹图像的相位.模拟和实验均表明...     

复杂背景下光条中心提取算法研究

在光切法三维表面重建过程中,光条中心坐标的提取至关重要。针对复杂背景下激光图像特点,研究激光条图像的预处理和光条中心提取算法,提出一种两帧平均再相减的改进差影法,较好地实现了复杂背景下激光条图像的分割,选用基于极值法的灰度重心法提取激光条中心线。实验表明该方法实现简单,光条图像处理复杂度低,与经典OTSU方法相比较其处理速度提高了20%左右,精度达到了亚像素级水平。     

嵌入式系统中的快速光条中心提取算法

在嵌入式系统中,其各种资源有限,为实现由ARM9处理器构成的三维形貌测量系统,光条纹中心提取算法的时空效率至关重要。激光器投射的光条在其法线方向上灰度值呈现高斯分布,针对该种情况,提出应用条纹法线方向结合灰度重心法求条纹中心的方法。对获取的图像进行中值滤波,用最大类间方差法对图像进行阈值分割;利用阈值法粗略提取光条的中心,利用微分中值定理近似求出光条纹法线方向,在法线方向上利用灰度重心法求光条中心。在实验中移植OPENCV2.0嵌入式视觉库,实验结果表明,该方法能实时精确地提取光条中心,且能达到亚像素级。     

大曲率激光条纹中心线提取方法研究

激光三维扫描中线激光条纹中心位置的确定直接决定了检测的精度。检测系统需要在恶劣工况下快速完成图像采集和处理,精度和实时性要求高。在铆钉表面激光条纹曲率变化大且实时性要求高的情况下,采用了基于并行形态学细化和方向模板的灰度重心法,对图像光条ROI进行运算,准确高速提取激光条纹中心线。该方法检测速度快、精度高,满足检测系统设计要求。     

结构光三维获取系统条纹中心线检测

结构光三维信息获取系统中,条纹中心的准确检测是影响系统精度的关键因素之一。传统的基于方向模板的方法带来几个问题:(1)专注于像素点的提取,忽略像素之间的结构光点(;2)重建的物体表面粗糙。为提高结构光条纹中心线的提取精度和提高重建对象的表面光滑度,提出了一种基于曲线拟合的结构光条纹中心的检测方法。这种方法基于Bezier曲线拟合,结合多帧平均和方向模板。实验表明采用这种方法可以获得比较高的提取精度和比较好的表面光滑度。     

动态环境下的激光条纹中心线提取方法

线结构光三维视觉测量技术最关键的一步是提取出结构光图像中的激光条纹中心线;针对动态测量环境下激光条纹图像存在复杂背景信息、激光光强分布不均、光带各部分宽度差别大、激光条纹断裂等问题,文章研究了一种适用于动态测量环境的激光条纹中心线提取方法;首先通过图像预处理以及自适应裁剪算法提取出感兴趣区域(ROI,region of interest);其次通过改进型伽马校正(IGC,improved gamma correction)以及改进型变阈值大津阈值分割算法(IVT Ostu,improved variable threshold)分割出激光条纹区域;然后使用二维灰度重心法(TD-GBM,two-dimensional gray baryeentric method)提取激光条纹的初始中心线;最终使用二次优化算法对初始中心线进行优化,精确地提取出激光条纹中心线;实验结果表明,相比于灰度重心法、Steger法等算法,文章所提方法受背景干扰以及激光条纹质量的影响较小,能够在多种复杂情况下更精确地提取激光条纹中心线,满足准确性高、稳定性强以及实时性好的要求.     

基于梯度重心法的线结构光中心亚像素提取方法

针对线结构光测量系统中如何准确快速地提取出光带中心的问题,根据线结构光图像上光带中心两边的灰度梯度特性及光带灰度的非正态分布特点,提出了一种基于梯度重心法的线结构光光带中心快速亚像素提取算法。该算法采用低通平滑滤波和幂次变换降低图像噪声和光带灰度非正态分布对光带中心提取的影响,运用自适应阈值法确定光带的边界阈值,应用梯度重心法进行光带中心的亚像素提取。实验结果表明,基于梯度重心法的光带中心提取算法具有较高的提取精度,并且有良好的抗噪性和鲁棒性。应用了此方法的3维测量系统的精度也得到了显著提高。     

线结构光光条中心提取算法

目的 线结构光视觉测量是一种利用可控光源和数字图像的主动视觉测量方法,光条中心提取是线结构光视觉测量的关键技术,直接影响到线结构光视觉测量的精度。传统灰度重心法只在图像的横向或纵向上计算光条的灰度重心,没有考虑光条的法线方向,精度较低。本文提出一种改进的光条中心提取算法,以期实现光条中心的精确提取。方法 在分析线结构光的光条灰度特性基础上,基于传统的灰度重心法,提出一种改进的两步提取算法。基于图像差分法从原始图像中分离出有效的线结构光光条,采用传统灰度重心法对光条中心进行粗提取;在粗提取的光条中心点处通过自定义的方向模板确定光条的法线方向,以粗提取的光条中心点为中心,沿法线方向采用灰度重心法进行二次提取,获取线结构光光条的中心。结果 本文采用CCD相机、镜头、线激光器及辅助机构搭建线结构光视觉系统,采用提出的算法对线激光器投影产生的直线型光条、非连续光条和弯曲光条的中心进行提取。通过光条中心提取实验获取的光条中心线的走向与光条的走向大致相同,符合预期的光条中心线。本文将Steger法作为评价标准,分别计算本文算法、传统灰度重心法与Steger法提取的光条中心的偏差,通过对比实验可知,本文算法提取的光条中心的偏差更小,并且程序运行时间比Steger法减少了3 s以上。结论 本文研究线结构光的光条中心提取算法,对传统灰度重心法进行改进,能够实现直线型光条、非连续光条和弯曲光条等不同形状光条的亚像素级中心提取,并且在保证较少的程序运行时间的同时,能够提高传统灰度重心法的光条中心提取精度。     

纸张平整度视觉精密测量系统

针对纸张平整度测量,研究和提出了基于四步相移法的面结构光三维测量方法.首先,DLP投射正弦条纹图像到待测纸张表面,光栅条纹以1/4周期为步长平移扫描.然后由相机采集经待测纸张表面形貌调制后的结构光分布信息,并利用四步相移法获取结构光图像的相位主值.最后采用多频外差原理实现解调,获得绝对图像相位的解调信息,经相位与高度之间的映射关系得到纸张高度信息并重建出纸张表面形貌.采用纸张表面点云高度坐标的极差和标准偏差对其平整度进行定量评价.实验结果表明,测量精度达到0.1mm,测量时间小于2秒,其稳定性和测量精度能够满足纸张平整度的测量要求.     

结构光条纹图像分割方法

结构光视觉三维重建中,结构光条纹分割与提取是关键。提出一种结构光条纹分割方法,该方法首先采用多尺度Retinex算法对条纹图像暗部细节进行增强,然后使用K均值聚类算法对图像的高光区域进行检测,并在图像高光区域约束下提出基于最小偏态分布指标的图像分割技术,计算出高光区域和非高光区域两个分割阈值;最后对处理后的图像进行双阈值分割,获得最终的条纹图像分割结果。实验结果表明该方法能够有效处理结构光条纹图像的分割。     

基于边界信息的结构光编解码方法

针对传统结构光编解码算法在处理有遮挡、阴影的光栅条纹时会导致错误的解码,且得到的不同编码值条纹会出现重叠现象的问题,通过采用改进的Canny算子提取黑白条纹之间的边界,提出一种基于边界信息的结构光精确编解码算法.根据结构光条纹图像的特点对Canny算子进行改进,使其适用于条纹边界精确提取.在结构光编解码方法中,首先建立描述结构光图像序列条纹边界的编解码二叉树,然后设计边界定位和解码算法来求解未知边界的编码值,再构造边界匹配算法来消除不同编码值条纹部分重叠的问题,最后实现对由于遮挡、阴影引起的断开边界的解码.实验结果表明,该算法对条纹进行解码的精度更高、误判率更低,并且对形状复杂的物体的条纹图像具有较好的抗干扰性.     

一种逐周期条纹背景自适应去除算法

利用傅里叶轮廓术(FTP)可实现对单帧光栅投影条纹图像的相位提取,恢复被测物体三维信息;该方法具有实时性高的特点,但在频域滤波时易受到不均匀背景分量的干扰;现有投影条纹图背景去除方法在遇到条纹图背景分量不均匀时,存在去除效果差,严重影响重建精度的问题;针对该问题,通过实验发现单个条纹周期内的背景分量变化很小,可近似作为常量处理;结合两次希尔伯特变换能有效去除信号直流分量且保持相位信息稳定的特性,提出一种自适应的分周期条纹背景滤除方法;该方法首先对光栅投影图像中的条纹峰值进行提取,分割出逐个条纹周期;再对逐条纹周期分别进行两次希尔伯特变换,自动去除该周期内的背景分量,实现条纹背景分量的逐周期自适应去除;该方法能有效克服条纹投影图像背景分量不均匀的问题;实验结果表明,该方法相对于傅里叶轮廓术可更好地消除条纹背景分量影响,对复杂表面物体的重建异常点少,精度优于0.1 mm.     

基于改进调制结构光的三维形状准确测量方法

针对结构光三维形状测量中投射结构光的相互反射而降低形状测量精度的问题,提出一种改进结构光三维形状测量方法.该方法是利用了直接反射和相互反射之间存在的相位差异,以格雷码为基础设计出新的调制结构光;向被测对象投射一系列调制结构光的正-反投影,并利用摄像机获取与其相对应的结构光条纹图像.通过该条纹图像的亚像素定位方法确定结构光的边缘.实验结果表明,该方法能够准确地分离或消除了相互反射,将提高结构光三维形状测量精度.     

结构光截面轮廓测量中激光条纹的处理

在结构光测量系统中需要对采集到的激光条纹图像进行有效处理。该文提出了一种基于差图像的阈值分割方法，应用该方法对采集到的激光条纹图像进行阈值分割从而得到二值激光条纹图像，利用神经网络对二值激光条纹图像进行细化处理，处理过的细化条纹图像满足0.5％的精度要求，图像二值化处理时间不到1s，细化过程的时间小于2s，相对传统的图像处理时间有所增加，已经成功地应用在物体三维重建时特征参数匹配的预处理中。     

基于单幅光栅条纹图像的钢轨表面三维重构研究

针对光栅条纹相位测量法利用相移法提取相位时需要3幅以上的相移光栅条纹图像,使得整个重构过程复杂的问题,提出利用单幅光栅条纹图像提取相位的方法进行钢轨表面的三维重构。通过对单幅光栅条纹图像进行希尔伯特变换的方法实现相位移动。利用推导的相移公式直接求取包裹相位变化量,并解包裹得到连续相位分布。将连续相位代入相位高度映射关系,获得轨面高度分布,重构钢轨表面三维形貌。利用传统Stoilov五步相移法重构钢轨表面。通过对仿真结果的对比分析并结合实际情况,该方法能够很好地实现钢轨表面的三维重构,并且误差小于Stoilov五步相移法,运行速度较快,更适合在线检测。     

极值点提取法在芯片翘曲度测量中的应用

分析了牛顿环法的测量原理,利用牛顿环法对芯片翘曲度进行了测量。在钠光源照射下,利用CCD摄像机采集芯片和基准面之间的等厚干涉条纹。为快速、准确地计算条纹级数,提出了极值点提取法,该方法能够自动获取灰度曲线极值点的个数以及位置。由灰度曲线的极小值点个数得到暗条纹级数,从而获取芯片相对于基准面的翘曲程度,完成芯片的翘曲度测量。利用该方法对手机屏幕芯片的翘曲度进行了测量,并将测量结果与投影散斑相关测量法所得结果进行分析比较。实验结果表明极值点提取法计算牛顿环条纹级数、实现芯片翘曲度测量的精度和可行性。     

高效RGB格雷码与相移法结合的三维重建技术

针对传统相移法在三维(3D)轮廓重建时相位展开耗时长和精度较低的问题,提出了一种新的高效率的三原色(RGB)格雷码编码方式对相位解包裹。用彩色摄像机分别拍摄经由物体高度信息调制后变形的正弦光栅图像,每幅光栅图片相移π/2;在正弦光栅灰度值最大处投射RGB格雷码对条纹定级;根据左右图像的相位展开值和双目视觉原理对左右视图进行匹配,恢复模型的3D轮廓。提出的方法在64级条纹之内将解码需要的投影条纹数量减少到3幅,测量速度和精度都有明显提高。将提出的方法应用在模型表面测量和标准球测量实验中,结果表明,提出的方法提高了重建速率且精度小于0. 03 mm。