[发明专利]结构光图像的增强方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及结构光成像技术，更具体地说，涉及一种结构光成像的增强方法和装置，该方法和装置能够减少环境干扰，增强结构光图像。

背景技术

结构光一般由激光束组成，激光束是人造的纯粹光，相干性好，具有单一波长、能量集中的特点。结构光成像技术是图像处理，特别是图像测量技术的一种重要手段与方法，在工业测量中被逐渐使用。目前常用的结构光为点阵类结构光，通过对已知的被测对象进行单点、多点、直线、曲线照射投影进行成像。结构光与被测对象融合后成图像，由于对象、照射方法及对象位置的不同，得到的图像会有一些明显的变化，利用这种特性，可以计算出与被测对象有关的位置、尺寸等参数。由于在钢铁件测量目标平面上由于没有参考的纹理特征与基准，周围又有干扰，使用结构光成像来进行图像辨识与测量工作比较合适。但由于激光能量高度集中，对人体眼睛与皮肤可能会造成伤害，有各种严格规定，(如IEC与FDA对激光产品进行了安全分类，IEC是Class1到4，FDA是Class I到IV)在有人操作的工业环境，必须尽可能使用激光能量低的微弱结构光，但是在环境光变化剧烈的工业现场，有大量的背景光干扰，如工业强照明光、半敞开厂房太阳光、移动的物体阴影，这些干扰会降低图像中结构光与周围背景的反差，使得结构光与周围背景的对比度较小，造成很难分辨，使得无法有效的进行图像辨识与测量工作。

目前主要采用的方法是封闭测量工作的光环境空间，杜绝外部背景光干扰，或者提高激光的发射功率，使激光图像的亮度足够高。但是由于光环境空间比较大，采用封闭式空间，需要占据非常大的生产场地，安装十分困难，并影响生产安全；大幅度提高激光功率又容易产生安全问题，影响人体健康。另外被测对象为大尺寸时，照射距离也会影响成像效果。结构光如果照射在距离比较近的被测对象上时，那么在图像上就比较亮，如果照射在距离比较远的被测对象上时，得到的图像就比较暗，而且结构光长线本身的亮度也不均匀，中间亮，两边暗，有时会加重图像中结构光亮度的变化，产生严重差异降低图象处理效果。

因此，需要一种新的结构光成像的增强方法和装置来克服现有技术在复杂的测量环境中存在的封闭场地难度大、安装困难并存在安全问题以及结构光成像中自身的缺点。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种增强结构光的方法和装置，该方法和装置简单、安全，能够减少环境干扰，增强结构光图像。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该结构光成像的增强方法的具体步骤如下：

A.使用增强结构光成像装置获取包含结构光的背景图像；

B.使用增强结构光成像装置获取不含结构光的背景图像；

C.将步骤A中所述的包含结构光的背景图像减去B中所述的不含结构光的背景图像，获得结构光图像；

D.依次重复步骤A、B、C，获得结构光图像；

E.使用计算机对步骤C中所述的结构光图像与步骤D中所述的结构光图像进行叠加，直至形成最终增强的结构光图像。

所述的步骤A的具体步骤如下：

A1.保持被测对象固定；

A2.通过计算机控制使结构光控制器产生指定规格的电源，使结构光发生器产生结构光，结构光照射在被测对象上形成结构光影像；

A3.使用CCD照相机对被测对象拍照，并通过计算机的图像采集卡获取包含结构光的背景图像。

所述的步骤A2中，使用结构光控制器控制结构光发生器，从而调节结构光的亮度，减少结构光图像的亮度变化：

当被测对象较近或者用结构光比较亮的部分进行照射时，通过结构光控制器使产生的输出电源的占空比降低，使结构光的亮度降低；

当被测对象较远或者用结构光比较暗的部分进行照射时，通过结构光控制器使产生的输出电源的占空比提高，使结构光的亮度提高。

所述的步骤B的具体步骤如下：

B1.通过计算机控制使结构光控制器关闭电源，使结构光发生器关闭，被测对象上的结构光影像消失；

B2.使用CCD照相机对被测对象拍照，并通过计算机的图像采集卡获取不含结构光的背景图像。

所述的步骤D的重复次数至少为一次。

所述的步骤E中的叠加次数根据规定次数或结构光图像达到要求而设定：

达到规定叠加次数或结构光图像达到要求，完成结构光图像的增强；

未达到规定叠加次数或结构光图像未达到要求，继续与步骤D中所述的重复获得结构光图像进行叠加，直至形成最终增强的结构光图像，完成结构光图像的增强。