[发明专利]基于结构光成像的键盘键帽平整度快速测量方法与装置

权利要求书

1.一种基于结构光成像的键盘键帽平整度快速测量方法，其特征在于，步骤为：

步骤S1：结构光模式设计及投影，产生的结构光在待测键盘各按键键帽表面上下两端各存在一条清晰的光条纹；

步骤S2：多台相机采集图像序列；接收到检测信号后，相机采集已被结构光编码的键盘图像序列；

步骤S3：图像拼接；将图像序列拼接成一幅完整的全尺寸键盘图像；

步骤S4：键帽建模；依靠人工获得键帽掩模和键盘图像中各键帽的位置信息；

步骤S5：利用平整度算法检测算法，用以实现快速检测键盘各键帽平整度；

所述步骤S5的详细流程为：

步骤S 5.1：图像预处理；对拼接后的键盘图像I(x,y)进行高斯滤波，抑制噪声，得到平滑后的键盘图像I'(x,y)；

步骤S 5.2：光条纹分割；使用自适应阈值Otsu二值化分割方法从键盘图像I'(x,y)背景中提取光条纹，得到光条纹二值图像B(x,y)；其中白色区域为光条纹，黑色区域为背景；

步骤S 5.3：光条纹中心线提取；基于无限腐蚀思想的细化技术，从光条纹二值图像中B(x,y)提取得到12条光条纹中心线；

步骤S 5.3.1：对二值图像计算目标点与背景区域的欧式距离，获得代表光条纹的距离地形图D(x,y)；

步骤S 5.3.2：对距离地形图进行边界剥离，直至距离地形图的最后一层，即光条纹的几何中心，从而得到中心线L；

步骤S 5.4：键帽掩模处理；依据键帽掩模M(x,y)和位置信息，分别提列出归属各键帽的中心线L_k；各按键键帽应该有上下两条光条纹中心线，除开方位键上下只包含一条光条纹中心线；

步骤S 5.5：模板比对；与键盘标准件进行模板比对；

步骤S 5.5.1：将键盘标准件重复所述步骤S5.1～5.4，获的标准的键盘键帽光条纹中心线L'_k；

步骤S 5.5.2：依据键帽位置信息，将待测键盘键帽与标准键盘键帽中心线匹配；计算中心线L'_k和L_k的欧式距离d_k；欧式距离计算公式如下：

步骤S 5.5.3：当d_k小于检测阈值T，该键帽平整度合格，否则，视为不合格；其中，检测阈值T由检测精度P和相机标定后的像素比R来共同决定，公式为：

2.根据权利要求1所述的基于结构光成像的键盘键帽平整度快速测量方法，其特征在于，所述步骤S1中，将图案模式设计成多激光线条样式来模拟多个线形激光发生器产生的效果。

3.根据权利要求1或2所述的基于结构光成像的键盘键帽平整度快速测量方法，其特征在于，所述步骤S3的流程为：

步骤S3.1：提取稳定特征点；

依据多相机排序依次拼接，从检测设备中排序毗邻相机中采集到的二维图像Ⅰ I₁(x,y)和二维图像Ⅱ I₂(x,y)，x代表图像像素行坐标，y代表图像像素列坐标；分别对图像Ⅰ I₁(x,y)和Ⅱ I₂(x,y)提取SIFT特征点，得到SIFT特征点集合；

步骤S 3.2：特征点筛选和匹配；

采用RANSAC算法筛选步骤S3.1所述特征点集合，获得可靠的点并进行特征点匹配，求取图像变换矩阵H；

步骤S 3.3：图像拼接；

将图像Ⅰ I₁(x,y)仿射变换后，得到对图像Ⅱ的映射图像Ⅲ H(u,v)；将图像Ⅱ拼接到映射图像Ⅲ上，完成第一对图像拼接；后续图像序列依据排序重复所述步骤，得到拼接后的完整的键盘图像I(x,y)；仿射公式如下：

4.根据权利要求3所述的基于结构光成像的键盘键帽平整度快速测量方法，其特征在于，所述步骤S4的步骤如下：通过人工框选键盘键帽，以键盘的Esc键为原点行扫描，框选住键盘图像中全部键帽，保存为键帽掩模M(x,y)，并保存框选时各键帽框位置信息，即矩形框的左上点和右下点坐标信息。