1 太原科技大学机械工程学院,山西 太原 030024
2 太原科技大学重载装备作业智能化技术与系统山西省重点实验室,山西 太原 030024
线结构光测量技术被广泛应用于工业检测领域,而激光条纹中心提取质量直接影响线结构光的测量精度。针对现有算法在曲率变化较大或干扰严重工况下条纹中心提取效果较差的问题,提出了一种基于单边跟踪与中点预测的中心提取算法。首先根据激光条纹灰度和走向对其进行单边跟踪,同时结合灰度重心法和最小二乘法预测初始中心点坐标,然后利用初始中心点邻近像素差分构建Hessian矩阵,计算最终中心点坐标。实验结果表明:该算法的处理速度是几何中心法的3.96倍、测量精度是Steger法的2.06倍,在信噪比为8.52 dB且激光条纹与噪声相连的严重干扰情况下,提取精度是Steger法的5.76倍。所提算法在保证速度和精度的同时,具有较好的抗干扰性和适用性,对于条纹质量较差的工业检测具有一定意义。
测量 中心提取 单边跟踪 中点预测 差分 线结构光
1 中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学地下空间智能控制教育部工程中心,江苏 徐州 221116
为了在复杂的运动模糊情况下快速提取光条中心,提出了一种新的结构光光条中心快速提取算法。通过分析线结构光运动成像模糊的原因和图像中光条截面的灰度值分布规律,设计了基于理论光条成像宽度的P-tile阈值分割算法,以解决运动模糊情况下光条成像宽度不一、亮度无规则变化引起的光条区域提取困难问题。根据光条图像的特点,通过改进的区域生长算法提高光条定位速度,根据光条截面的灰度值分布特点提取结构光光条中心。实验结果表明,在运动模糊情况下,改进的P-tile阈值分割算法具有精度高、速度快的优点,相比极值法、大津法能更好地分割出有效光条区域,在结构光工业高速测量领域具有实用价值。
测量与计量 线结构光 运动模糊 中心提取 阈值分割 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0112002
1 中国海洋大学 信息科学与工程学部,山东 青岛 266100
2 重庆工程学院 电子信息学院,重庆 400056
文中提出了一种水下线激光的三维重建系统,由相机、绿色线形激光器和转台组成,通过对系统扫描获得的图像进行分析与处理,实现对目标区域的三维重建。采用边缘检测算法与基于极值法的高斯拟合法相结合的条纹中心提取算法,利用坐标转换公式,得到相应的三维点云坐标。点云处理方面,将alpha shapes边界提取算法和Delaunay三角剖分相结合,实现对点云的滤波与重建。针对实验中由于光线在不同介质表面折射造成的视角误差问题,提出了一种折射校正算法,并用已知尺寸的标准球进行了误差实验。结果表明,在500~1200 mm的工作距离内,系统可以实现对水下目标物体及区域的三维形貌还原,重建误差小于0.6 mm,满足设计要求,为水下三维重建技术提供新的参考。
水下三维成像 线形激光扫描 条纹中心提取 三维重建 Delaunay三角剖分 underwater three-dimensional imaging linear laser scanning fringe center extraction three-dimensional reconstruction Delaunay triangulation 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210693
轮对是列车的重要部件, 轮对踏面的关键尺寸参数是否超限关乎车辆行驶安全, 因此必须定期对列车轮对踏面磨损状况进行检测。提出一种测量轮对踏面面型的方法, 包括测量系统设计以及改进的灰度中心算法处理。在此基础上, 建立模拟轮对踏面检测实验系统, 对轮对踏面面型测量的精度进行了实验研究, 在踏面分别贴上厚度分别为1~10 mm的块规, 测量均方差在±0.1 mm以内, 其中1~5 mm块规的均方差小于0.05 mm, 能够满足工业测量的高精度要求。
三维测量 激光投影 相机标定 中心提取 视觉测量 3D measurement laser projection camera calibration center extraction visual measurement
桂林电子科技大学机电工程学院广西制造系统与先进制造技术重点实验室,广西 桂林 541004
线结构激光3D成像技术已广泛用于焊接检测。飞溅干扰下快速、准确、实时地提取光条中心图像是实现焊缝在线检测的关键问题。针对传统方法难以有效解决强弧光和焊渣飞溅干扰的问题,提出一种新的抗飞溅光条中心快速提取方法。首先,根据激光光条宽度约束条件提取条纹几何中心,采用快速连通域提取算法筛选出有效轮廓,利用改进的局部边缘连接算法连接飞溅导致的断点;然后,搜索相邻轮廓,将其构成有序对,并生成有向图,查找光条中心投影长度最大的路径作为真实的光条中心轮廓;最后,在粗提取的中心轮廓局部,沿法向计算亚像素中心。实验结果表明,所提方法能有效抵抗焊接时的飞溅干扰,即使拆除线结构光传感器的挡板,仍能实时准确地提取光条中心线,与多种算法相比,具有更高的运行速度和提取精度。
成像系统 激光条纹中心提取 线结构光 焊接 连通域 边缘连接 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1611011
1 江苏理工学院电气信息工程学院,江苏 常州 213000
2 中国海洋大学电子信息工程学院,山东 青岛 266000
水下结构光带中心提取的主要困难是散射问题和目标表面纹理导致的反射光分布不均问题。提出了一种水下信息采集新方法,此方法利用结构光扫描目标实现卷积过程,解决了非均匀照明引起的后向散射背景非均匀分布问题,同时,从统计的角度也降低了噪声起伏的不确定性;基于此系统,提出了一种“虚拟孔径”方法,以消除后向散射;提出了一种利用复原图像去除目标纹理提高中心提取准确率的方法,此方法使传统中心提取方法可应用于包含细节信息的水下目标,拓展了传统中心提取方法的应用范围。水下实验验证了所提方法的可行性和有效性。
水下信息采集 结构光照明 扫描成像 后向散射 中心提取 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1601004