亚像素级光刀中心提取方法研究_钱丽丹.pdf

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1、亚像素级光刀中心提取方法研究亚像素级光刀中心提取方法研究钱丽丹，杨军伟浙江经贸职业技术学院信息技术系浙江杭州装甲兵工程学院国防科技重点实验室北京摘要针对三维激光扫描中快速精确提取光刀中心困难的问题提出了一种新的亚像素级光刀中心提取方法。首先对光刀图像进行包括灰度变换、分割以及基于数学形态学处理的干扰去除三步骤在内的预处理；然后重点对传统的重心法进行改进利用形态学方法对二值化后的光刀进行细化和去支处理得到其骨架，法线方向可近似为垂直于其所在骨架相邻两点连线的方向；最后利用重心法沿各点法线方向求解得到了亚像素级光刀中心。实验表明该方法具有处理速度快、精度高的特

2、点。关键词：激光扫描；亚像素；光刀；提取；改进重心法中图分类号文献标识码文章编号：：：』三维激光扫描以其硬件成本低、操作简单而精度而成因此对噪声干扰极为敏感；高斯曲线拟合法一影响较大当条纹曲率较大时由于受激光相对较高巳逐渐成为三维测量领域的主要方法之。受光刀曲率光刀中心的提取是三维激光扫描的关键步骤光刀中的叠加和散射影响，光刀沿法线方向并不满足高斯分心的提取精度对于扫描精度影响甚大同时光刀中心布，因此高斯曲线拟合法只适合于图像中法线方向变一定程度上决定了三维扫描的速化不大的直线型光刀的提取速度也在；阈值法定位速度快但精度⑴度。因此对于从事三维激光扫描的研究

3、人员，如较差，通常只适用于对线结构光源中心位置的粗略估何快速准确地提取光刀中心是一个必须解决的难题。计及初步定位并且当噪声干扰使信号严重失真时其⑷当前常用的光刀中心提取方法主要有重心法、高斯曲定位效果更差；方向模板法的抗白噪声能力比较线拟合法、阈值法、方向模板法以及矩阵法。强并且能比较好地解决极值法和重心法检测光刀中重心法定位精度较高但由于是在极值法基础上改进心出现的噪声问题，同时能够检测出较精细的光刀中心结构不能提髙条纹分辨率且精度不髙—，但其；收稿曰期丨矩阵法具有精度高、鲁棒性好的优点，其缺点基金项目：国家自然科学基金资助项目（年浙是运算量大，很难实现

4、光刀中心的快速提取。笔江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划（丨、本者、将丨女针姊对科上“述士各々灿种方七法吐存方在介姑染姊缺点占片拖作者简介钱丽丹人硕士主要，综口用图像（女浙江杭州，讲师，研究方向为计算机辅助技术—处理的方法，对原始光刀图像进行处理，最后得到能准、网络數据库伟（’；杨军）男博士讲师。确反映经物体表面调制的光刀中心，其具体的步骤包，.28.《测控技术》年第卷第期括图像预处理和改进的重心法处理。为直观说明所提对包含光刀的图像进行有效分割是光刀中心提出的亚像素级光刀中心方法的处理效果，选用图所取的重要组成部分。当前，可选用的图像分割方法有示的

5、特点鲜明的叶片形成的光刀图像来进行逐步处很多但对于特征比较明显的光刀图像一，阈值分割是理。种简单实用方法，非常符合系统的需求。阈值分割法“一是种基于区域的图像分割技术，其基本原理是：通过设定不同的特征阈值，把阁像像索点分为若干类。在此图像分割的主要是将光刀图像屮的光刀提取出来如何选择合适的阈似就成为研究的点，。丨細法常川的赚确定方法包括、适应阈法和最大类间方差法关于种方法的原理文献中都有介绍不作赘述。为验证效果对图分删上述种分割方法进光刀图像预处理行处理其结果如图所示。光刀图像的灰度变换受采集环境的影响，光刀图像会出现过亮或者过暗的情况给光刀中心提取带来了

6、困难。为此采用图像灰度变换技术来解决这一问题⑷。对比度线性展宽是一种非常好的灰度变换技术，其实质是图像灰度值的线性映射。设原图的灰度为，处理后图像对应灰度为假设原图像中重要目标的分布在，」，通过线性展宽可将其映射至这里（，达到了对取要标的对比度线性展宽的目的。其具体的计界公式如下：■■。最大类间方差法糊赚個方法比较针对光刀图像的特征一般激光的灰度分布为，。，因此可对这区灰度值进行线性展宽。，‘；■！！；、根据经验经展京丨仇’也以成，在此分别取《，，，若、知n域即尤乃的断裂：宽计算的灰度值大于则令其等于’息破坏比严；人炎。按照以上法处細十丨为参数对阁进行线性

7、展宽其结果如图所示，处押后的光乃很好地保。丨純看出〖船构翻，彳賭景巾的对后续的，展宽后的灰度变侧縣細增大了所以職，—财处押分小利；类奶调法利贿效來政’处后的像较之原来的对比度得到了增强，视觉上：？“邱时‘更加清晰丨陣值法’但也符系统，光刀的边缘细节更加突出，图像质量得到了明显的改善引人的干扰也相对较少。因此选用类间最大距离法来〒鮮形鮮鹏干扰去除经过图像分割得到二冬丨像，細丨所示。由图中可以看出一，除去光刀被保留下来以外还存在麵織補干扰。针对制扰征，笔者将采用基于数学形态学干扰去除的处理方法。形态学图对比度线性展宽中的运算对象是集合，基本思想是利用结构元素来

8、处光刀图像分割理图像。亚像素级光刀中心提取方法研究腐蚀作为形态学中