高噪声背景下激光条纹亚像素中心的提取.pdf

第 3 7 卷 第 2 期 2 0 1 6年 3月 应用 光学 J o u r n a l o f Ap p l i e d Op t i c s Vo 1 3 7 No 2 M a r 2 01 6 文章 编号 1 0 0 2 2 0 8 2 2 0 1 6 0 2 0 3 2 1 0 6 高噪声背景下激光条纹亚像素 中心的提取 王 利 陈念年 巫 玲 张 琪 康 宇 西南科技大学 计算机科学与技术学院 四川 绵阳 6 2 1 0 1 0 摘 要 针对线结构光三维形貌测量 中大量噪 声易干扰 激光条纹 中心提取准确度的 问题 提 出 了一种条纹亚像素 中心提取 方法 分析条纹 图像 中的噪 声 采 用平均 法和 中值 滤波预 处理 图 像 利用迭代 阈值分割及形 态学方法 获取条纹 目标 引入距 离变换提取条纹的像素级 中心 根 据像素级中心 二值信息及光强灰度 结合 曲线拟合及 重心法精确提取条纹的亚像 素 中 仿 真分析和 实验 验证 下 相 邻行 条纹 中心列 坐标 最大偏 差值像 素小于 2 平均偏差像素值约 为 0 3 与 传统 方 法相 比 2项指 标值 更 小 实验 结 果 表 明 算 法 有 效利 用条 纹 灰度 分布 规律 可 降 低噪 声对 中心 定位 精度 的 影响 更 逼近 条 纹真 实中心位 置 抗噪 能 力极 强 关键 词 高噪 声背 景 亚像 素 中心 距 离 变换 曲线 拟合 重 心 法 中图分类号 T N2 0 2 T P 3 9 1 文献标 志码 A d o i 1 0 5 7 6 8 J AO 2 O 1 6 3 7 0 2 0 7 0 0 4 Ext r a c t i o n o f l a s e r s t r i pe s u b p i x e l c e nt e r i n h i g h n o i s e b a c k g r o u nd Wa n g Li Ch e n Ni a n n i a n W u L i n g Z h a n g Qi Ka n g Yu De p a r t me n t o f Co mp u t e r S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y S o u t h we s t Un i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y M i a n y a n g 6 2 1 0 1 0 Ch i n a Ab s t r a c t Ai mi n g a t t h e p r o b l e m t h a t t h e e x t r a c t i o n a c c u r a c y o f l a s e r s t r i p e c e n t e r c a n b e e a s i l y d i s t u r b e d b y a l a r g e a mo u n t o f n o i s e i n l i n e s t r u c t u r e d l i g h t 3 D s h a p e me a s u r e me n t a me t h o d f o r e x t r a c t i n g t h e s t r i p e s u b p i x e l c e n t e r wa s p r o p o s e d Fi r s t t h e n o i s e i n t h e s t r i p e i ma g e wa s a n a l y z e d a n d p r e p r o c e s s e d b y t h e a v e r a g e me t h o d a n d me d i a n f i l t e r i n g Th e n t h e s t r i p e wa s o b t a i n e d b y i t e r a t i v e t h r e s h o l d s e g me n t a t i o n a n d mo r p h o l o g i c a l me t h o d a n d t h e p i x e l c e n t e r wa s e x t r a c t e d b y d i s t a n c e t r a n s f o r m Fi n a l l y o n t h e b a s i s o f t h e p i x e l c e n t e r b i n a r y i n f o r ma t i o n a n d l i g h t i n t e n s i t y t h e p r e c i s e s u b p i x e l c e n t e r o f t h e s t r i p e wa s e x t r a c t e d b y c o mb i n i n g c u r v e f i t t i n g wi t h b a r y c e n t e r me t h o d Af t e r s i mu l a t i o n a n a l y s i s a n d e x p e r i me n t a l v e r i f i c a t i o n t h e ma x i mu m v a l u e a n d a v e r a g e v a l u e o f c o l u mn c o o r d i n a t e d e v i a t i o n b e t we e n a d j a c e n t r o ws o f s t r i p e c e n t e r a r e a b o u t 2 p i x e l s a n d 0 3 p i x e l s r e s p e c t i v e l y s ma l l e r t h a n t h e t r a d i t i o n a l me t h o d Ex p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e a l g o r i t h m b a s e d o n t h e e f f e c t i v e u s e o f t h e s t r i p e g r a y d i s t r i b u t i o n c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e t h e i n f l u e n c e o f n o i s e a p p r o a c h t o t h e t r u e c e n t e r o f s t r i p e mo r e c o s e l y wi t h e x t r e me l y s t r o n g n o i s e p r o o f a b i l i t y Ke y wo r d s h i g h n o i s e b a c k g r o u n d s u b p i x e l c e n t e r d i s t a n c e t r a n s f o r m c u r v e f i t t i n g b a r y c ent er 引言 基于三 角原 理 的线结 构 光三 维形 貌 测量 方 法 以其无损 快速 高精度等优点 被广泛运用于 逆向工程 虚拟 现实等领 域 激光线 投射至被测 收稿 日期 2 0 1 5 0 9 2 8 修回 日期 2 0 1 5 1 2 3