学术论文

      基于互相关算法的激光条纹中心提取

        提要:线激光扫描是目前三维测量中的重要手段之一,具有非接触、测量速度快、精度适中等优点,在工业测量等领域得到广泛应用。线结构光三维视觉测量技术中,光条纹图像包含被测量物体表面的三维形貌信息,是被测点三维坐标求取的依据。理想光条位置应是位于光条"中心"的一条单像素宽的细线,但实际光平面具有一定的厚度,使得光平面与物体表面的交线即光条纹也具有一定的宽度,而光条中心点提取的准确度和精度直接影响到了最终测量结果的精确度。因此如何实现对激光条纹中心的快速、精确提取对结构光三维扫描系统的研究具有重要意义。针对现有激光条纹中心提取方法抗干扰能力强、鲁棒性好与计算量大之间的矛盾,提出了一种互相关中心条纹提取方法。首先利用梯度阈值自动分割出有效光条区域,基于激光条纹横截面光强呈近高斯分布这一特点,使被赋予不同权值的高斯互相关系数模板与相对应的光条纹灰度值进行互相关运算,以互相关极大值对应的条纹作为初始光条纹中心,最后通过曲线拟合的方法对条纹中心进行精确定位。本文以互相关值大小作为条纹中心点是否存在的评判依据,利用相邻光条中心点间的灰度、位置相似性约束消除噪声影响。从实验结果看,本文算法可扩展性强,对断线条纹具有很强的修补能力。同鲁棒性较好的Hessian法相比,其运算量小,能够满足实时性要求,与曲线拟合法、灰度法、极值法等相比,互相关法对噪声等干扰具有更好的鲁棒性,且对高光强背景不敏感。本文算法得到的条纹中心存在"直线"特征,在灰度缓变处精度略低,对这些问题的改进是今后的研究方向。
      作者: 刘振 李声 冯常
      作者单位: 中国科学院光电技术研究所,四川成都610209
      母体文献: 第二十届全国激光学术会议论文集
      会议名称: 第二十届全国激光学术会议
      会议时间: 2012年10月18日
      会议地点: 成都
      主办单位: 中国电子学会,中国光学学会,中国工程院信息与电子工程学部
      语 种: chi
      分类号: TP3 TP2
      在线出版日期: 2015年8月11日