[发明专利]一种激光条纹遮挡噪声滤除及补偿方法

说明书

本发明一种激光条纹遮挡噪声滤除及补偿方法属于视觉测量领域，涉及一种激光条纹遮挡噪声滤除及补偿方法。该方法首先根据噪声与激光条纹的相似程度，将噪声分类为线型噪声和块状噪声；然后，基于Hough直线检测及激光条纹在图像边界处的特性，检测并识别激光条纹和线型噪声，并提出宽度条件约束补偿线型噪声；最后，基于激光条纹骨架的形态学处理，检测并过滤块状噪声，采用线性插值补偿缺损的激光条纹。本发明从图像处理角度出发，有效避免了激光条纹遮挡噪声造成的关键测量信息缺失等问题，提高了视觉测量中图像信息获取精度，通用性强。

技术领域

本发明属于视觉测量领域，涉及一种激光条纹遮挡噪声滤除及补偿方法。

背景技术

随着智能制造的发展，视觉测量技术已被广泛应用于工业检测、航空航天等重大工程领域。激光光条图像的处理是决定测量精度的关键因素之一,在实际生产中，受现场复杂背景、多源扰动等因素影响，激光条纹可能因为反光、背光、以及背景物或噪声对目标物体的遮挡等因素，造成部分缺损甚至关键信息的丢失。因此，过滤遮挡噪声、补偿缺损激光对于精确获取特征信息、保障测量精度具有重要意义。对于激光条纹缺损的情况，目前的研究大多通过硬件和拍摄手段来避免，通常从光源、光路和相机出发，通过调整光源的亮度、相机的曝光参数和采用滤光片直接调整图像中的明暗关系，通过相机的拍摄角度来寻找合适的光路实现图像明暗的控制，但是这种方法操作复杂，通用性较差，很难适用于航空零部件在线制造装配的过程。此外也有部分研究从图像处理角度出发，通过拟合高直线度激光条纹中心以补偿缺损激光。但是对于激光条纹中噪声遮挡区域的补偿效果较差，应用局限性较大。

对于缺损条纹的补偿方法，福建农林大学的甘宏等人于2019年在《光电工程》第2期发表了文章《复杂背景下激光条纹中心亚像素提取方法》，针对激光条纹中心提取的复杂背景及噪声干扰问题，提出一种自适应双阈值分割方法及改进灰度权重模型。对光条图像的特征及噪声来源进行分析，并用双边滤波进行图像预处理；然后采用双阈值分区获得二值化图像，提取初始条纹中心及宽度后基于改进灰度权重模型提取亚像素中心。该方法能有效避免复杂背景及激光条纹法线方向噪声的影响，但是对激光条纹遮挡噪声的过滤及补偿精度较低，应用局限性较大。

发明内容

本发明为克服现有技术缺陷，从图像处理的角度解决激光条纹缺损问题，满足航空零部件在线制造装配过程中对视觉检测的精度要求，发明了一种激光条纹遮挡噪声滤除及补偿方法。该方法首先根据噪声与激光条纹的相似程度，将噪声分类为线型噪声和块状噪声；然后，基于Hough直线检测及激光条纹在图像边界处的特性，检测并识别激光条纹和线型噪声，并提出宽度条件约束补偿线型噪声；最后，基于激光条纹骨架的形态学处理，检测并过滤块状噪声，采用线性插值补偿缺损的激光条纹。本发明从图像处理角度出发，有效避免了激光条纹遮挡噪声造成的关键测量信息缺失等问题，提高了视觉测量中图像信息获取精度。

本发明采用的技术方案是一种激光条纹遮挡噪声滤除及补偿方法，其特征是，该方法首先利用Hough变换，识别激光条纹和线性噪声；然后基于宽度条件约束，补偿线性噪声；最后基于激光条纹骨架的形态学处理，检测并过滤块状噪声，采用线性插值补偿缺损的激光条纹。方法的具体步骤如下：

第一步，基于Hough变换的线性噪声识别

遮挡激光条纹的噪声包括了线型噪声和块状噪声，获取的激光图像中通常包括线性噪声、块状噪声及激光条纹；首先基于Hough变换检测激光图像中的激光条纹及线性噪声。

在图像笛卡尔坐标系uOv中，给定一条确定的直线v＝ku+b，k和b分别为直线的斜率和截距，则这条直线在参数空间中的点为(k,b)。将该直线映射到极坐标系中，在有限可控的搜索范围内找到直线，直线方程为：

ucos(θ)+vsin(θ)＝ρ (1)

式中，ρ为直线到坐标原点的距离，θ为直线法线与u轴的夹角。则直线在极坐标系的形状为一正弦曲线，极坐标参考空间点为(θ,ρ)。