[发明专利]线结构光条纹中心提取方法

说明书

本申请公开了一种线结构光条纹中心提取方法，包括预先基于高斯曲线特性构建有限状态机，其用于检测拟合差分曲线中峰值最高的波峰、零点位置和峰值最低的波谷位置以得到与光条纹中心距离误差小于一个像素的像素点位置。对摄像机采集的原始光带图的每一列图像像素灰度值进行拟合差分处理，得到拟合差分曲线；依次将原始光带图每一列图像像素的拟合差分值输入至有限状态机中，根据有限状态机输出的像素点位置进行光条纹中心亚像素级定位，得到原始光带图的光条纹中心。本申请在提高线结构光条纹中心提取精度的同时，不增加条纹中心提取过程中的计算量，实现了简单、高效、精准地提取线结构光条纹中心。

技术领域

本申请涉及机器视觉技术领域，特别是涉及一种线结构光条纹中心提取方法。

背景技术

在计算机视觉技术中，三维重建为根据单视图或者多视图的图像重建三维信息的过程。三维重建是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型，在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质，并建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。由于激光技术本身具有独特优势，基于线结构光进行三维重建被广泛应用。

基于线结构光的三维重建过程包括：通过线激光器扫描物体，同时用摄像机对其拍照得到带有结构光的图片，提取结构光上的点的三维坐标，激光器扫描整个物体就可求出所有点的三维坐标实现物体表面的三维重构。激光光条具有能量高、相干性好、抗干扰能力强等特点，使其较为适合在复杂工业环境下实现零件三维测量。线结构光条纹中心地快速准确提取是实现线结构光三维测量的关键任务，其既是激光面标定的前提，又是被测物体重建的基础，因而光条纹中心提取效果直接影响着整个测量系统的性能。

相关技术中，通常采用几何中心法、灰度重心法和Hession矩阵法提取结构光光条中心。传统几何中心法通过检测光条边缘来进一步提取光条中心，运动速度快，但精度低。灰度重心法假设光条纹在图像中的方向为水平方向，然后通过计算光条图像每一列的灰度重心作为光条中心，这种方法鲁棒性低，精度不高。而基于Hessian矩阵(海森矩阵)的亚像素精度结构光光条纹中心提取方法，尽管精度高、鲁棒性好，但由于图像中所有点均需参与大规模高斯卷积运算，计算量大。

鉴于此，如何在提高线结构光条纹中心提取精度的同时，不增加条纹中心提取过程中的计算量，简单、高效、精准地提取线结构光条纹中心，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种线结构光条纹中心提取方法，实现了简单、高效、精准地提取线结构光条纹中心。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供了一种线结构光条纹中心提取方法，包括：

对摄像机采集的原始光带图的每一列像素灰度值进行拟合差分处理，得到拟合差分曲线，每一列图像像素灰度值拟合曲线呈近似高斯分布；

依次将所述原始光带图每一列像素的拟合差分值输入至预先构建的有限状态机中；所述有限状态机基于高斯曲线特性构建，用于检测所述拟合差分曲线中峰值最高的波峰、零点位置和峰值最低的波谷位置以得到与光条纹中心距离误差小于一个像素的像素点位置；

根据所述有限状态机输出的像素点位置进行光条纹中心亚像素级定位，得到所述原始光带图的光条纹中心。

可选的，所述有限状态机包括初始状态、具有触发条件的第一状态、第二状态和第三状态；当输入像素的差分信号强度值满足触发条件后从当前所处状态自动跳转至所述第一状态或所述第二状态或所述第三状态，同时更新相应状态的参数值；