[发明专利]一种曲线光条中心无偏校正方法

说明书

本发明涉及一种曲线光条中心无偏校正方法，包括以下步骤：使用Steger法提取光条中心，得到光条中心点坐标及其法向量；确定相邻点搜索半径和法线方向搜索半径，设G_i+j(x)为第i个中心点的第j个相邻点法线上各点的灰度，把G_i‑r(x)～G_i+r(x)共2r+1个由灰度值所构成的一维数组作为新图像的各行，得到新图像I_Ni；用高斯核与各个新图像进行卷积，得到第r+1行的灰度分布g_c1(x)～g_cm(x)；对g_ci(x)上各点进行二阶泰勒展开，得到p_i,x；因为距离中心点越近二阶泰勒展开的拟合效果越好，校正后得到新的光条中心。

技术领域

本发明属于仪器仪表技术领域，特别是一种曲线光条中心无偏校正方法。

背景技术

由于非接触、高精度、灵活的优点，线结构光测量方法已经应用于多个领域，如三维重构、逆向工程、工业检测。图1展示了线结构光测量示意图，其中包括主要包括线激光器、相机、位移台。线激光器在物体上投射出光条，光条的形状被物体表面形貌调制，相机捕获光条图片后位移台带动被测物体使光条与物体相对运动，对下一个位置进行测量。被测物体表面的三维特征信息由光条中心位置反应，因此光条中心提取的精度对线结构光测量结果有很大的影响。

高斯平滑是去除图像噪声的常用操作，这对提升图像质量、减少虚假响应有非常重要的作用，这也是很多提取方法中不可或缺的步骤。提取光条中心的方法有Steger法、轮廓分割法、灰度重心法等，这些方法在提取沿法线方向对称分布的直线型光条有较好的效果，但是实际应用中的光条经常是曲线结构，对于曲线结构，用于图像平滑的高斯核会导致该处光条灰度分布发生明显变化，如图2所示，横坐标为中心点在法线上的坐标，纵坐标为灰度值，n为高斯核半径，当高斯核半径增大，灰度分布的峰值逐渐偏移，这个现象导致在提取曲线光条中心时结果相对真实值有偏移。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲线光条中心无偏校正方法，减小曲线光条中心点坐标的误差，提高线结构光测量的精度。

本发明采取的技术方案是一种曲线光条中心无偏校正方法，具体包括以下步骤：

第1步：使用Steger法提取光条中心，得到m个光条中心点坐标P₁～P_m及其法向量v₁～v_m。

第2步：确定相邻点搜索半径r和法线方向搜索半径d，设G_i+j(x)为第i个中心点的第j个相邻点法线上各点的灰度，x表示在法线上与中心点的距离，j、x为整数且j∈[-r,r]，x∈[-d,d]，则G_i+j(x)是长度为2d+1的一维数组，把G_i-r(x)～G_i+r(x)共2r+1个由灰度值所构成的一维数组作为新图像的各行，得到尺寸为2r+1×2d+1的新图像I_Ni，对所有中心点执行以上操作，共得到m个新图像I_N1～I_Nm，如果某个中心点没有2r个相邻点，则新图像缺失的行用0填满；

第3步：用高斯核与各个新图像在r+1行以d+1为原点进行卷积，得到第r+1行的灰度分布g_c1(x)～g_cm(x)，x∈[-d,d]，其中g_c1～g_cm为长度为2d+1的一维数组，一维数组中各点用P_i,x表示，其中，P_1,0对应g_c1中x＝0的点；

第4步：对g_ci(x)求一阶导数g'_ci(x)和二阶导数g”_ci(x)，其中i∈[1,m]；

对g_ci(x)上各点进行二阶泰勒展开，即：