1.一种线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,包括:
S1、对采集的光条图像进行预处理,并二值化为黑白图像,其中白色为前景,黑色为背景;
S2、对二值化光条图像进行膨胀腐蚀,得到封闭二值图像,提取封闭二值图像中的光条骨架;
S3、采用自适应宽度方向模板法计算光条骨架上每一点的法线;
S4、在光条骨架上每一点法线方向提取光条中心线。
2.根据权利要求1所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,所述步骤S1中对光条图像进行预处理包括:将彩色图像转换为灰度图像,并增强图像对比度,对图像进行去噪。
3.根据权利要求2所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,所述增强图像对比度采用图像灰度拉伸,具体为:其中,f(x,y)是输入图像在(x,y)像素处的灰度值,fmin是输入图像的最小灰度值,fmax是输入图像的最高灰度值,MAX和MIN是要拉伸到灰度空间的灰度最小值和灰度最大值,F(x,y)为灰度拉伸后在(x,y)像素处的灰度值。
4.根据权利要求2所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,采用高斯滤波对图像进行去噪。
5.根据权利要求1所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,所述步骤S1中采用大津阈值法对图像进行二值化。
6.根据权利要求1所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,所述步骤S2中采用Zhang-suen细化算法提取封闭二值图像中的光条骨架。
7.根据权利要求1所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,所述步骤S3中提取光条骨架上每一点法线具体包括如下步骤:S3.1、按列对步骤S1获取的二值化光条图像进行扫描,获取每列中前景像素点的上下界坐标点,二值化光条图像第i列上下界坐标点的坐标为:(ui,vimin)和(ui,vimax)S3.2、求取二值化光条第i列的宽度wi,计算公式为:wi=(vimax-vimin)2;
S3.3、对光条骨架中的每一列构建4个方向模板,其中第i列的模板大小的两个参数为:round(·)为四舍五入取整函数,构建的4个方向模板
分别为:
水平模板: 为mi×ni;垂直模板: 为ni×mi;左倾45°模板: 为ni×2mi;右倾45°模板: 为ni
×2mi;
S3.4、计算光条骨架的每个点与4个模板的相关值,光条骨架第i列的点(ui,vi)的4个相关值分别为:其中,I(u,v)表示光条骨架上点(u,v)处的灰度值,Tk(p,q)表示第k个模板对应矩阵中(p,q)处的元素值;k=1,2,3,4;
S3.5、比较光条骨架上同一像素点处的四个相关值,相关值最高的方向为该点的法线方向DirNor。
8.根据权利要求1所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,所述步骤S4采用高斯加权灰度中心法在法线方向提取光条中心线,具体步骤为:在光条骨架像素点法线两侧各取 个离散点为灰度重心提取区域,光条骨架第i列的点(ui,vi)处的光条中心点坐标(xi,0,yi,0)的计算公式如下:式中: I(ui,vi)是光条骨架(ui,vi)处的灰度值,l是步长,本实施例中取l=2,(γui,γvi)是(ui,vi)点的单位法线方向;δ为高斯函数的方差,本实施例中为1。
9.根据权利要求1所述的线结构光光条中心线提取方法,其特征在于,还包括:S5、对得到的光条中心点进行优化,提高光条中心点的精度,具体包括:S5.1、相邻两列光条中心点的坐标为(xi,o,yi,o)和(xi+1,o,yi+1,o),计算光条中心点(xi,o,yi,o)处的第一斜率θi:S5.2、对步骤S4得到的光条中心点使用最小二乘法进行曲线拟合,根据拟合曲线计算每个光条中心点处的一阶导数和二阶导数,计算拟合曲线在光条中心点(xi,o,yi,o)的第二斜率θ0(i):其中y′(i)和y″(i)分别为拟合曲线上光条中心点(xi,o,yi,o)处的一阶导数和二阶导数;
S5.3、根据第一斜率和第二斜率的大小判断光条中心点坐标点是否存在较大偏移量;
若第一斜率大于第二斜率,则对该点的光条中心点纵坐标进行均值优化,调整光条中心点位置,调整公式如下;
上式中yi,o是步骤S4获取的第i列光条中心点的纵坐标, 是调整后第i列光条中心点的纵坐标;λ是预设的中心点邻域大小,本实施例中λ=10, 是向上取整运算符。