[发明专利]基于光条截面能量分布唯一性的光条中心亚像素提取方法

说明书

本发明基于光条截面能量分布唯一性的光条中心亚像素提取方法属于计算机视觉检测以及图像检测领域，涉及用于高温热辐射环境下的双目视觉测量系统中激光光条中心提取方法。该方法首先对含有特征光条的图像进行预处理，然后采用多阶高斯模型描述激光光条截面灰度分布形式，利用k阶高斯模型对起始行光条截面分布特征点进行参数拟合，利用光条截面分布规律具有不变性对各行截面中心点坐标进行提取。该方法利用光条截面能量分布具有唯一性这一特点，提出了以多阶高斯函数的期望值作为光条中心提取结果的判据，通过对不同类型热态锻件特征光条中心提取实验验证提取方法的精度与鲁棒性，实现了光条截面中心亚像素快速、精确提取。

技术领域

本发明属于计算机视觉检测以及图像检测领域，特别涉及用于高温热辐射环境下的双目视觉测量系统中激光光条中心亚像素提取方法。

背景技术

双目视觉测量作为一种实时性强、测量精度高的非接触测量方法，被广泛应用于工业检测、目标识别等诸多领域，尤其在实时测量大型锻件锻压过程中热态几何尺寸方面具有无法比拟的优势。许多学者围绕如何获取高精度的测量结果开展了大量的研究，然而这些研究工作主要集中于提高摄像系统的标定精度和特征点的匹配精度，也对光条中心提取精度做了相关的研究工作，然而大多数现有的光条中心提取方法的研究都集中于提取方法的研究，而忽略了光条分布特征的分析。如燕山大学胡春海等人在论文《Research onDouble CCD Dimensional Metrology Applying in Large Forge Piece》.Journal ofPhysics:Conference Series.IOP Publishing,2006,48(1):715.中,针对高温锻件图像噪声严重的问题，采用全局自适应阈值预处理，用于消除大多数多余的鳞片区域，并且从复杂背景中将对象分割出来。通过环绕抑制的后期处理方法用于改善边缘检测性能，保证可以提取到真正的边缘特征。最终在实验室对980mm×780mm的样件进行测量，测量误差小于2mm，但是测量目标尺寸较小且缺少光条特征机理分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，针对大型锻件加工时现场特征光条高温强辐射、随机振动、粉尘等干扰因素的影响，导致现有的光条中心提取方法其提取精度及鲁棒性无法满足锻件现场测量要求。发明一种适用于锻造现场强干扰环境下的光条中心提取方法。该方法首先从线激光器发光原理的角度分析了激光光条截面灰度呈现不同分布特性的产生机理，分别建立不同光条分布特征对应的拟合模型；并以光条截面分布特性为先验知识，进而提出了基于光条截面能量分布唯一性的光条中心提取方法，通过对不同类型热态锻件特征光条中心提取实验验证本发明提出中心提取方法的精度与鲁棒性；最后将左右两幅图像提取的特征中心点进行匹配与重建，实现锻件特征参数的测量。

本发明采取的技术方案是一种基于光条截面能量分布唯一性的光条中心亚像素提取方法，其特征在于，提取方法首先对含有特征光条的图像进行滤波，然后采用多阶高斯模型描述激光光条截面灰度分布形式，利用多阶高斯模型对起始行及各光条截面分布特征点进行参数拟合，利用光条截面分布规律具有不变性对各行截面中心点坐标进行提取；光条中心点坐标具体提取过程如下：

步骤1首先对含有特征光条的图像进行滤波，采用高斯滤波结合中值滤波对锻件图像进行预处理，去除特征光条光条中包含的椒盐噪声、高斯白噪声及随机噪声，还原图像中光条原始特征信息；

步骤2采用两个半导体激光管单元，当两个激光管发生干涉，形成光场强度叠加，即会产生新的光场分布形式；半导体激光的双光束干涉光强由下式表示：