專利名稱：確定3d特征的位置和朝向的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總體上涉及用于確定特征的位置或朝向的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)的可用性已經(jīng)使得絕對(duì)計(jì)量系統(tǒng)成為可能。存在各種模態(tài)(modality)，通過這些模態(tài)來獲取3D數(shù)據(jù)。激光掃描和莫爾條紋技術(shù)是較流行的商用方法中的一些。這兩種方法在某些情形下產(chǎn)生可靠的數(shù)據(jù)。激光掃描通常依賴于運(yùn)動(dòng)裝置來提供3D數(shù)據(jù)。運(yùn)動(dòng)會(huì)提高測(cè)量的周期時(shí)間并且對(duì)許多應(yīng)用可能不實(shí)用。莫爾條紋技術(shù)依賴于攝影測(cè)量目標(biāo)(photogrammetric target)來校準(zhǔn)和提供3D數(shù)據(jù)。攝影測(cè)量技術(shù)依賴于安裝在采樣部件之上的若干個(gè)目標(biāo)來獲得3D數(shù)據(jù)，但是，在沒有傳感器或部件平移的情況下產(chǎn)生點(diǎn)云信息。但是，這些技術(shù)會(huì)可能需要多個(gè)圖像以對(duì)絕對(duì)深度求解，并且校準(zhǔn)的范圍較大。另外，表面的不連續(xù)會(huì)導(dǎo)致感測(cè)問題。另外，在許多3D應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的圖像。過濾掉噪聲或不想要的圖像數(shù)據(jù)可以對(duì)識(shí)別對(duì)應(yīng)于要檢查的特征的圖像數(shù)據(jù)很有幫助。鑒于此，顯然存在改進(jìn)傳感器系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了滿足上述需要，以及克服現(xiàn)有技術(shù)的列舉的缺點(diǎn)和其它限制，本申請(qǐng)?zhí)峁┯糜诜治鲈诟袦y(cè)體積中的特征的各種傳感器系統(tǒng)實(shí)施例。另外，提供為對(duì)應(yīng)于要被檢查的特征的圖像數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)地設(shè)置窗口的系統(tǒng)和方法。這些特征可以是要被檢查的輪胎、薄片金屬部件或其它表面。本申請(qǐng)將對(duì)關(guān)于輪對(duì)準(zhǔn)應(yīng)用的系統(tǒng)進(jìn)行一定程度的詳細(xì)討論，但是，顯然，該系統(tǒng)和處理也可以用于其它應(yīng)用。該系統(tǒng)可以包括安裝結(jié)構(gòu)、激光源、傳感器和控制器。激光源被附接到安裝結(jié)構(gòu)并被配置用來將例如多條激光線的激光投射到特征上。傳感器被附接到安裝結(jié)構(gòu)并被配置用來對(duì)激光線與特征的相交處進(jìn)行成像?？刂破骺梢耘c傳感器進(jìn)行通信以接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)可以包括對(duì)應(yīng)于激光線與特征的相交處的峰，并且控制器被配置為基于這些峰的熵來生成動(dòng)態(tài)窗口。參考構(gòu)成本說明書的一部分并附錄在本說明書中的附圖和權(quán)利要求書，在閱讀了下面的描述后，本申請(qǐng)的進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說變得顯而易見。


圖1是示出根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)的框圖；圖2是示出包括結(jié)構(gòu)化光投影儀的傳感器系統(tǒng)的框圖3是示出激光源和傳感器的光學(xué)元件的傳感器系統(tǒng)的框圖；圖4是示出包括莫爾條紋投影儀的傳感器系統(tǒng)的框圖；圖5是示出包括雙傳感器配置的傳感器系統(tǒng)的框圖；圖6是示出用于通過公開的傳感器實(shí)現(xiàn)方式來測(cè)量特征的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖7是示出用于通過公開的傳感器實(shí)現(xiàn)方式來測(cè)量輪對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；圖8是示出用于通過圖5的傳感器實(shí)現(xiàn)方式來測(cè)量輪對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖9是用于測(cè)量輪對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的投射到輪胎上的激光圖案的正視圖；圖10是用于測(cè)量輪對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的投射到輪胎上的激光圖案的正視圖；圖11是示出用于測(cè)量輪對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的投射到輪胎上的各種激光圖案實(shí)現(xiàn)方式的正視圖；圖12是示出用于動(dòng)態(tài)圖像處理窗口調(diào)整的方法的流程圖；圖13是示出用于激光線的動(dòng)態(tài)識(shí)別的方法的流程圖；圖14是示出本申請(qǐng)中的控制器、處理器或模塊的一種實(shí)現(xiàn)方式的系統(tǒng)的框圖；圖15是用于傳感器系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖16是用于識(shí)別在圖像數(shù)據(jù)中的線的方法的流程圖；圖17是灰度圖像數(shù)據(jù)的圖形表示；圖18是出于圖示目的的以邊緣增強(qiáng)形式的圖像數(shù)據(jù)的圖形表示；圖19是具有區(qū)域窗口的圖像數(shù)據(jù)的圖形表不；圖20是示出區(qū)域窗口的處理的圖像數(shù)據(jù)的圖形表示；圖21是總計(jì)的和歸一化的區(qū)域數(shù)據(jù)的輪廓(profile)的圖形表示；圖22是總計(jì)的和歸一化的區(qū)域數(shù)據(jù)的輪廓的圖形表示；圖23是總計(jì)的和歸一化的區(qū)域數(shù)據(jù)的輪廓的圖形表示；圖24是總計(jì)的和歸一化的區(qū)域數(shù)據(jù)的處理的圖形表示；圖25是每個(gè)區(qū)域的熵值的曲線圖；以及圖26是示出目標(biāo)區(qū)域和跟蹤窗口的圖像數(shù)據(jù)的圖形表示。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1，實(shí)施本申請(qǐng)的一些原理的系統(tǒng)在其中示出并以10表示。系統(tǒng)10包括:傳感器12、第一激光源14、第二激光源16和安裝結(jié)構(gòu)18。傳感器12可以是照相機(jī)，并且包括接收光學(xué)器件和諸如CXD或CMOS陣列的檢測(cè)器。因此，傳感器12具有從照相機(jī)向外投射的視場和由傳感器的接收光學(xué)器件限定的聚焦范圍。視場和焦深限定傳感器12的感測(cè)體積。第一激光源14可以將一條或多條激光線投射到物體上。如果多于一條的激光線從第一激光源14投射，那么這些線可以彼此平行。另夕卜，這些激光線可以相互之間等距分開。第一激光源14以相對(duì)于傳感器的角度定向，使得激光線與視場相交，從而限定感測(cè)體積。在一種配置中，可以投射激光線，從而中間的激光線與感測(cè)體積的中心相交?；蛘?，如果存在偶數(shù)條激光線，那么中間兩條激光線可以距離感測(cè)體積的中心大約相等的距離。傳感器12和第一激光源14可以都被附接到安裝結(jié)構(gòu)18。安裝結(jié)構(gòu)18可以是光具座(optical bench)、光管或其它剛性形式。安裝結(jié)構(gòu)18可以由具有低膨脹系數(shù)的材料制成，從而使得傳感器12與第一激光源14之間的關(guān)系在較寬的溫度范圍內(nèi)保持不變。或者，安裝結(jié)構(gòu)18可以包括多個(gè)溫度傳感器以補(bǔ)償安裝結(jié)構(gòu)材料的膨脹。安裝結(jié)構(gòu)18可以由多種材料形成，這些材料包括但不限于鋼、殷鋼、鋁或其它工業(yè)材料。例如，安裝結(jié)構(gòu)18可以是I型管(如圖15中的附圖標(biāo)記1510所示)。這樣，安裝結(jié)構(gòu)18提供被動(dòng)熱管理以及提供線性響應(yīng)。沒有滯后的線性響應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的主動(dòng)熱補(bǔ)償。傳感器12和第一激光源14可以是相互對(duì)準(zhǔn)的工廠(factory)。例如，傳感器12和第一激光源14可以使用各種夾具安裝到安裝結(jié)構(gòu)18上，以控制傳感器12與第一激光源14的對(duì)準(zhǔn)和/或相對(duì)位置。另外，傳感器12和第一激光源14可以例如通過安裝結(jié)構(gòu)18安裝到精密臺(tái)(precision stage)。精密臺(tái)可以包括已知目標(biāo)。已知目標(biāo)可以由精密臺(tái)在整個(gè)感測(cè)體積上移動(dòng)，從而可以在整個(gè)感測(cè)體積上校準(zhǔn)目標(biāo)的感測(cè)位置之間的關(guān)系。該校準(zhǔn)可以作為各種傳感器系統(tǒng)模型參數(shù)存儲(chǔ)在傳感器中，這些參數(shù)包括傳感器參數(shù)、激光源參數(shù)等?；谠撔?zhǔn)，傳感器12與第一激光源14之間的關(guān)系已知，并且可以用三角測(cè)量法來確定從傳感器12到激光線與感測(cè)體積中的特征相交的位置的距離。這樣，特征相對(duì)于傳感器12的位置可以基于工廠校準(zhǔn)來確定，而不管傳感器12的朝向和定位。此外，包括許多傳感器的系統(tǒng)可以通過確定每個(gè)傳感器相對(duì)于主坐標(biāo)空間的位置和朝向來形成。通過使用激光跟蹤器或經(jīng)緯儀來直接確定傳感器的位置和朝向或者通過使用這些裝置來確定在感測(cè)體積中的目標(biāo)的位置和朝向，然后確定傳感器坐標(biāo)空間與主坐標(biāo)空間之間的變換，可以針對(duì)更大的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。還可以提供第二激光源16。第二激光源16可以是激光投影儀，諸如結(jié)構(gòu)化光投影儀或莫爾條紋投影儀。第二激光源16可以被安裝到安裝結(jié)構(gòu)18，或者可以獨(dú)立于安裝結(jié)構(gòu)18來安裝。如果第二激光源16被安裝在安裝結(jié)構(gòu)18上，那么第二光源的位置和朝向可以類似于第一激光源14那樣被工廠校準(zhǔn)。但是，通常，零件的幾何形狀或在零件要被測(cè)量處的工具安裝可能呈現(xiàn)一定的環(huán)境約束，這將限制被安裝到安裝結(jié)構(gòu)18的第二激光源16的效率。在這種情況中，已知的目標(biāo)可以被放置于感測(cè)體積中，并且可以基于使用傳感器的激光線的三角測(cè)量法來確定已知的目標(biāo)到傳感器的位置。例如，激光線可以被投射到平坦表面上，并且基于傳感器的視場內(nèi)的激光條紋的位置來確定該表面的位置和朝向。然后，第二組線可以被投射到該表面上，并且第二激光源的朝向和位置可以基于該表面上的投射線圖案來確定。例如，在該表面上形成的線條紋的陣列的間距和角度與來自第一激光源14的激光條紋相交。來自第二激光源16的激光條紋與圖案之間的相交點(diǎn)可以被用來確定第二激光源16的位置和朝向。因此，如圖2所示，第二激光源16可以是結(jié)構(gòu)化光投影儀。正如討論的，檢測(cè)器12相對(duì)于第一激光源14被校準(zhǔn)。這樣，這兩個(gè)部件使用三角測(cè)量原理一同工作。第一激光源14 (即激光線)與傳感器的光軸之間的角度被用來確定表面20上的特征的距離和位置。另夕卜，第二激光源16將一系列線投射到表面20上。來自第二激光源16的一系列線21的朝向可以與來自第一激光源14的一條線或多條線正交。來自第一激光源14的一條線或多條線的相交被用來確定在來自第二激光源16的表面上的系列線21的表面位置。來自第一激光源14的線22可以作為來自第二激光源56的投影圖案的參照。然后，使用照相機(jī)/光學(xué)模型對(duì)表面進(jìn)行建模。一旦使用離傳感器有一定距離的平坦表面將傳感器最終安裝時(shí)，基于采用少量場校準(zhǔn)圖像，可以生成照相機(jī)/光學(xué)模型。因此，如上所述，第二激光源16可以與傳感器12和第一激光投影儀14分開安裝并且被場校準(zhǔn)。圖1的傳感器系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)將參考圖3被進(jìn)一步地描述。結(jié)構(gòu)化光圖案的梯形失真效果增加了測(cè)量的深度靈敏度。因此，第二激光源16的投射角(Θ )應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)為不同于傳感器12的接收角(Φ)。例如，投射角可以與接收角相差10到15度。為了促進(jìn)梯形失真效果，激光投影儀16的投影光學(xué)系統(tǒng)24可以包括兩個(gè)透鏡26、28。附加透鏡28可以被用于改變接收光學(xué)器件30與投影光學(xué)系統(tǒng)24之間的放大率。具體地說，在感測(cè)體積內(nèi)，投影光學(xué)系統(tǒng)24可以具有接收光學(xué)器件30的放大率的1.5至3倍。雖然可以使用其它比值，但該比值可以為許多工業(yè)應(yīng)用提供特別的益處。第一激光源14、第二激光源16和檢測(cè)器31中的每一個(gè)都可以與傳感器控制器29進(jìn)行通信。傳感器控制器29可以獨(dú)立地控制每個(gè)激光源14、16的時(shí)間和強(qiáng)度。另外，傳感器控制器29控制檢測(cè)器30的獲取和積分時(shí)間。傳感器控制器29可以使來自第一激光源14的第一組激光線和來自第二激光源16的第二組激光線的投射交替。另外，檢測(cè)器31可以與第一激光源14和第二激光源16的投射同步，以捕獲第一圖像中的來自第一激光源14的第一組激光線和在第二圖像中的來自第二激光源16的第二組激光線。如圖4的系統(tǒng)410中所示，第二激光源16還可以是莫爾條紋投影儀。莫爾條紋投影儀可以發(fā)射發(fā)生干涉的兩種波長的激光束，從而將莫爾條紋圖案32投射到表面20上。莫爾條紋圖案32類似于地形圖，其中，條紋圖案的每個(gè)環(huán)等同于到第二激光源16的不同距離。莫爾條紋圖案16包括傾向于具有正弦輪廓的亮環(huán)38與暗環(huán)40的交替環(huán)。此外，線22充當(dāng)與每個(gè)環(huán)的距離相關(guān)的參照。傳感器系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例在圖5中不出。傳感器系統(tǒng)510包括:第一傳感器511、第二傳感器512和激光源514。第一傳感器511和第二傳感器512被附接到安裝結(jié)構(gòu)518。第一傳感器511和第二傳感器512可以是CCD、CMOS或其它類似的傳感器，所述類似的傳感器包括其它特征，諸如傳感器控制器，正如關(guān)于之前實(shí)施例的傳感器所描述的。激光源514也被附接到安裝結(jié)構(gòu)518并且被配置為將激光圖案534投射到物體上。激光圖案可以是上述的任意圖案，或者，更具體地說，可以包括相對(duì)于第一傳感器511和第二傳感器512中的每一個(gè)被預(yù)校準(zhǔn)的一系列線。預(yù)校準(zhǔn)可以是如關(guān)于之前的實(shí)施例進(jìn)行描述的工廠校準(zhǔn)。傳感器系統(tǒng)510具有基本上垂直于激光源514的光軸532的傳感器軸520。第一傳感器511以相對(duì)于傳感器軸520的角度為定向，該角度略小于第二傳感器512的朝向角度。例如，第一傳感器511可以具有以相對(duì)于傳感器軸520的17°的角度為定向的光軸524。此外,通過舉例的方式,第二傳感器512可以具有以相對(duì)于傳感器軸520的22°的角度為定向的光軸528。這樣,第一傳感器511具有由附圖標(biāo)記526表不的視場,該視場與激光投影534相交，從而形成感測(cè)體積521。激光投影534的軸可以與傳感器軸520正交，并且可以與傳感器光軸528和524位于一個(gè)平面中。類似地，第二傳感器512具有與激光投影534相交的視場530，以形成第二感測(cè)體積522。第一傳感器511和第二傳感器512被定向?yàn)槭沟玫谝桓袦y(cè)體積521和第二感測(cè)體積522形成連續(xù)感測(cè)體積523。第一感測(cè)體積521與第二感測(cè)體積522有輕微的重疊，以形成連續(xù)感測(cè)體積523。感測(cè)體積521更靠近安裝結(jié)構(gòu)和感測(cè)體積522，并且大部分的感測(cè)體積521不與感測(cè)體積522重疊，并且，類似地，大部分的感測(cè)體積522不與感測(cè)體積521重疊。為了易于圖示，感測(cè)體積被示出為方形。但是，清楚的是，第一感測(cè)體積521與第二感測(cè)體積522具有實(shí)際的3-D形狀,其分別由第一視場526與激光投影534的相交以及第二視場530與激光投影534的相交形成。當(dāng)然，該形狀隨著與傳感器或投影儀的相對(duì)距離的增加而擴(kuò)展，并且基于光學(xué)系統(tǒng)的影響可以具有彎曲的外部區(qū)域。這樣，第一傳感器511和第二傳感器512 —同工作，從而大大地提高景深，在為大部分應(yīng)用提供足夠的分辨率的同時(shí)，可以分析景深。此外，還清楚的是，與之前的實(shí)施例類似，還可以提供第二激光源并對(duì)其進(jìn)行定向，以投射激光圖案，從而與第一感測(cè)體積521和第二感測(cè)體積522相交。如上文所討論的，第二激光源可以被附接到安裝結(jié)構(gòu)或被單獨(dú)地安裝。在圖6中,提供包括傳感器陣列614的測(cè)量系統(tǒng)610。每個(gè)傳感器614對(duì)應(yīng)于傳感器系統(tǒng)10、410或510，包括這些系統(tǒng)的上述任何改變或組合。系統(tǒng)610包括控制器616和至少一個(gè)傳感器614?？梢栽谲圀w或框架612周圍放置多個(gè)傳感器614,以測(cè)量多個(gè)特定位置處的幾何形狀的尺寸偏差。或者，可以與運(yùn)動(dòng)裝置一同使用單個(gè)傳感器，從而使得傳感器614能夠沿著車體612測(cè)量多個(gè)特征。例如，傳感器614可以被附接到機(jī)械人臂，該機(jī)械人臂可以被操縱用來測(cè)量在車體612上的不同位置處的多個(gè)特征。傳感器614與控制器616進(jìn)行電通信，以針對(duì)每個(gè)測(cè)量的特征提供一組數(shù)據(jù)。傳感器614可以包括板上處理器，以分析圖像數(shù)據(jù)并生成特征數(shù)據(jù)，例如，指示特征的位置和朝向。特征數(shù)據(jù)可以被傳送到控制器616。傳感器614可以通過大量有線或無線通信協(xié)議(包括但不限于以太網(wǎng))與控制器616進(jìn)行通信?？刂破?16包括配置用來分析數(shù)據(jù)的微處理器。另外，控制器616與報(bào)警系統(tǒng)618進(jìn)行通信，以基于來自傳感器614的測(cè)量生成警報(bào)。報(bào)警系統(tǒng)618可以包含諸如閃光燈的可視指示器、諸如警報(bào)器的音頻指示器等。另外，報(bào)警系統(tǒng)618可以包含配置用來發(fā)送電子郵件、電話消息、尋呼機(jī)消息或類似的警報(bào)的通信系統(tǒng)。現(xiàn)在參考圖7，提供檢查系統(tǒng)710來對(duì)車輛的輪對(duì)準(zhǔn)進(jìn)行檢查。這樣，檢查系統(tǒng)710包括兩個(gè)傳感器系統(tǒng)712，其可以對(duì)應(yīng)于傳感器系統(tǒng)10、410或510中的任意一個(gè)，包括之前實(shí)施例中所描述的改變或其組合。但是，出于圖示的目的，將針對(duì)圖5中示出的傳感器系統(tǒng)510的實(shí)現(xiàn)方式來進(jìn)一步描述系統(tǒng)710。這樣，檢查系統(tǒng)710包括左邊的傳感器714，其將激光圖案726投射到輪胎728的左側(cè)。類似地，檢查系統(tǒng)710包括右邊的傳感器716，其將第二激光圖案724投射到輪胎728的右側(cè)壁。因此，左邊的傳感器714和右邊的傳感器716可以確定輪胎728的左側(cè)壁和輪胎728的右側(cè)壁兩者的位置和朝向，以確定輪胎728的整體位置和朝向。針對(duì)車輛上的每個(gè)輪胎可以重復(fù)系統(tǒng)710的操作，因此，針對(duì)車輛的每個(gè)車輪可以執(zhí)行輪對(duì)準(zhǔn)計(jì)算，包括諸如緣距(toe)、外傾角、節(jié)距等之類的測(cè)量。傳感器系統(tǒng)712可以通過通信鏈路720與控制器722進(jìn)行通信。通信鏈路720可以包括有線或無線通信，該有線或無線通信包括串行通信、以太網(wǎng)或其它通信介質(zhì)。控制器722可以包括處理器、存儲(chǔ)器和顯示器，以執(zhí)行輪對(duì)準(zhǔn)測(cè)量。另外，控制器722可以與測(cè)量其它輪胎的其它傳感器系統(tǒng)712或者配置用來檢查車輛上的其它車輪的對(duì)準(zhǔn)的其它控制器進(jìn)行通信?，F(xiàn)在參考圖8，提供系統(tǒng)810的側(cè)視圖，示出實(shí)現(xiàn)在圖5中描述的雙傳感器系統(tǒng)的在圖7中的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。傳感器系統(tǒng)712包括 第一傳感器811、第二傳感器812和激光源814。第一傳感器811、第二傳感器812和激光源814中的每一個(gè)都可以被附接到安裝結(jié)構(gòu)818。第一傳感器811和第二傳感器812的每一個(gè)的視場與激光源814的激光投影834相交，從而形成第一感測(cè)體積821和第二感測(cè)體積822。此外，第一感測(cè)體積821和第二感測(cè)體積822重疊以形成連續(xù)的系統(tǒng)感測(cè)體積823。如上文參考圖5所描述的，連續(xù)的感測(cè)體積823允許傳感器系統(tǒng)712與車輪728之間的增加的感測(cè)范圍。由箭頭840表示的該增加的感測(cè)范圍允許適應(yīng)大量的輪胎模型和基于輪的車輛，以及在輪對(duì)準(zhǔn)檢查期間的大轉(zhuǎn)向角改變。此外，激光源814可以包括光學(xué)器件，該光學(xué)器件提供貫穿整個(gè)第一感測(cè)體積821的第一傳感器811和貫穿整個(gè)第二感測(cè)體積822的第二傳感器812兩者的接收光學(xué)器件的放大率的1.5到3倍?，F(xiàn)在參考圖9，提供示出投射的激光圖案的一個(gè)實(shí)施例的輪胎的正視圖。在該實(shí)施例中，左邊的傳感器714將包括一系列平行線的激光圖案910投射到輪胎728左手的側(cè)壁上。類似地，右邊的傳感器716將包括一系列線的圖案912投射到輪胎728右手的側(cè)壁上。該圖案可以包括第一組線914和第二組線916，其中，第一組線914是平行的并且在每連續(xù)的線之間都具有相等的間距。類似地，第二組線916可以具有一組平行線，其中，每連續(xù)的線都具有相等的間距。此外，第二組線916的間距可以與在第一組線914中提供的間距相同?，F(xiàn)在參考圖10，更詳細(xì)地描述了第一組線914和第二組線916。第一組線914可以包括第一線1012、第 二線1014、第三線1016和第四線1018。此外，第二組線916可以包括第五線1020、第六線1022、第七線1024和第八線1026。這些線可以具有由附圖標(biāo)記1032表示的相等的間距。但是，第四線1018與第五線1020之間的距離可以包括作為線標(biāo)識(shí)的更大的間距1030。間距1030可以是例如其它線之間的間距的兩倍。這可以通過下述方式容易地、有效地實(shí)現(xiàn):改變激光線投射源的格柵，從而使得格柵的中間兩條線不是被蝕刻而是被填充，從而不透射光。附加的間距1030可以被用于標(biāo)識(shí)圖案中的特定的線數(shù)量。第一傳感器的第一感測(cè)體積821和第二傳感器的第二感測(cè)體積822可以具有重疊區(qū)域1010，從而使得雙倍間距1030可以被第一傳感器和第二傳感器中的每一個(gè)檢測(cè)到。因此，重疊區(qū)域1010將足夠大，以示出在第一感測(cè)體積821中的第四線1018和在第二感測(cè)體積822中的第五線1020。但是，正如可以容易地理解的，線的陣列可以包括多于八條的線，這樣，第四線1018和第五線1020將代表圖案的中間兩條線。使用間距的改變來對(duì)線圖案進(jìn)行編碼，并且允許系統(tǒng)容易地識(shí)別中間的兩條線，從而識(shí)別在每個(gè)感測(cè)體積內(nèi)的每條線。在識(shí)別出每條線后，物體(在本例中為輪728)的位置之間的關(guān)系可以使用傳感器模型和預(yù)定的校準(zhǔn)參數(shù)來確定。傳感器模型可以包括說明檢測(cè)器和傳感器的光學(xué)參數(shù)的照相機(jī)模型，以及說明激光圖案和投影物體的激光源模型。此外。傳感器模型和激光源模型可以通過預(yù)定的校準(zhǔn)參數(shù)來鏈接，以提供關(guān)于該物體的3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在參考圖11，提供附加的實(shí)施例，以識(shí)別圖案912中的每一條線。在一個(gè)實(shí)施例中，第二激光線1110可以與來自第二激光投影儀的一系列激光線正交?；蛘撸丝梢员挥脕砘诳臻g關(guān)系識(shí)別一系列線中的每一條線的這一系列線以外，還可以提供諸如十字準(zhǔn)線的獨(dú)特的符號(hào)1112。在另一個(gè)可選方案中，中間的兩條線中的每一個(gè)都可以具有諸如十字記號(hào)的標(biāo)記1114、1116，其中，在第一組線914上的十字記號(hào)1114在一側(cè)，而第二組線916的十字記號(hào)1116在相對(duì)一側(cè)。這樣，每個(gè)十字記號(hào)都是可以區(qū)分的，并且可以被用來基于空間關(guān)系識(shí)別一系列線中的每一條線。在另一個(gè)可選方案中，線之間的間距可以變化，從而使得線的數(shù)量可以基于一條或多條連續(xù)的線之間的變化的間距關(guān)系來識(shí)別。在一個(gè)例子中，可以提供雙線1118。這兩條線可以被緊密地一起提供，以唯一地識(shí)別在該系列線中的一條線，然后，其它線中的每一條都可以通過連續(xù)的空間關(guān)系來識(shí)別。此外，可以提供用于對(duì)該系列的連續(xù)線進(jìn)行編碼的其它的識(shí)別特征，其包括其它的各種獨(dú)特的標(biāo)記，或線間距，線厚度，或線朝向。現(xiàn)在參考圖12，提供用于動(dòng)態(tài)圖像處理窗口調(diào)整的方法。方法1200開始于框1210。在框1210中，激光源將圖案投射到特征上并且獲取到圖案與特征相交的圖像。在一種實(shí)現(xiàn)方式中，圖案可以是圖9中的平行線912。在框1212中，激光信號(hào)像素被從圖像中提取。這樣，沿著線的每個(gè)像素可以被變換為線強(qiáng)度輪廓。這樣，參考線被定義為基本上與該系列激光線正交并且可以使用時(shí)間偏移來獲取。在對(duì)由照相機(jī)和/或激光投影模型進(jìn)行的對(duì)傳感器和激光投影畸變的校正后，通過添加與參考線正交的強(qiáng)度值來確定激光線輪廓。在框1214中，在激光輪廓中識(shí)別高點(diǎn)。如框1216所述，基于輪廓中的高點(diǎn)來計(jì)算處理區(qū)域。最后，處理區(qū)域被應(yīng)用，并且基于普通三角測(cè)量原理來提取3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)。參考圖13，提供用于激光線的動(dòng)態(tài)識(shí)別和分配的方法。方法1300開始于框1310。在框1310中，激光被投射到特征上并獲取圖像。在框1312中，激光信號(hào)像素被提取。如框1314所示，在激光線中的標(biāo)記區(qū)域被識(shí)別。激光線數(shù)據(jù)被投射到參考線上，閾值被應(yīng)用到合成的投影值，以識(shí)別激光線上的節(jié)點(diǎn)。然后提取沿著參考線的節(jié)點(diǎn)。參考線可以表示正被測(cè)量的物體的平均位置。然后，節(jié)點(diǎn)間的間距被用來識(shí)別線編號(hào)。在一個(gè)示例中，編號(hào)從中心開始，中心與其緊鄰的部分具有更高的間距。在框1316中，基于標(biāo)記區(qū)域來分配激光線編號(hào)。因此，這樣理解，在圖12和圖13中示出的方法可以在單一的處理中一同被采用。例如，在步驟1216之間可以識(shí)別標(biāo)記區(qū)域1314并且分配激光線編號(hào)1316，并且提取點(diǎn)云數(shù)據(jù)。此外，上述方法可以通過傳感器控制器來執(zhí)行，這樣，點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以被從傳感器發(fā)送到系統(tǒng)控制器?；蛘撸梢圆捎孟到y(tǒng)控制器來實(shí)現(xiàn)這些方法。參考圖15，安裝結(jié)構(gòu)18可以是I型管1510。I型管包括具有I型梁1514的管部分1512。壁1516延伸超出I型梁1514并形成凹部1520。激光源和檢測(cè)器可以被安裝到I型梁1514上的凹部1520中。另外，I型管可以包括冷卻葉片1518以增加散熱。I型管1510可以由多種材料形成，這些材料包括但不限于鋼、殷鋼、鋁或其它工業(yè)材料。I型管1510可以包括多個(gè)溫度傳感器以補(bǔ)償I型管材料的膨脹。這樣，I型管1510提供被動(dòng)熱管理以及提供線性響應(yīng)。管狀形狀和I型梁限制了除了沿著管的長度方向以外的方向上的膨脹。沒有滯后的線性響應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的主動(dòng)熱補(bǔ)償。參考圖16，提供用于識(shí)別投射到部件上的激光線的方法1600。部件的類型可以基于應(yīng)用而不同，例如，輪、薄片金屬部件或其它表面。在框1610中，圖像數(shù)據(jù)由諸如照相機(jī)的傳感器捕獲。該照相機(jī)被配置為接收投射到要被檢查的部件上的激光線的圖像。該照相機(jī)可以包括按行和列組織的多個(gè)像素，并且，例如，可以被配置為在任意一種之前描述的傳感器系統(tǒng)中的傳感器。對(duì)投射到輪上的線的灰度圖像數(shù)據(jù)的圖示在圖17中作為附圖標(biāo)記1700提供。來自框1610的圖像數(shù)據(jù)可以被提供到控制器以識(shí)別目標(biāo)區(qū)域，如框1618所示。在框1620中，圖像將被清除并且被增強(qiáng)，例如，使用眾所周知的圖像處理算法，諸如各種平滑算法或邊緣增強(qiáng)算法。在框1622中，圖像可以被分成多個(gè)水平區(qū)域。針對(duì)各種應(yīng)用，區(qū)域的數(shù)量可以不同。為了更好地理解圖17中的圖像數(shù)據(jù)，在圖18中提供邊緣增強(qiáng)圖像，從而出于圖示的目的允許圖像的各種特征被容易地表示。但是，出于提供的示例性算法的目的，將使用如圖17所示的灰度值來實(shí)現(xiàn)描述的處理。當(dāng)然，這樣理解，可以對(duì)邊緣增強(qiáng)圖像、平滑圖像或已經(jīng)通過邊緣增強(qiáng)或平滑技術(shù)的組合進(jìn)行增強(qiáng)的圖像執(zhí)行相同的算法。投射到輪胎上的一組激光線通常由附圖標(biāo)記1810來表示。該組激光線包括多條激光線，每條激光線都由附圖標(biāo)記1811表示。這些激光線可以與關(guān)于在本文中描述的其它實(shí)施例的上述各種配置相符。另外，也可以在圖像數(shù)據(jù)中存在各種其它噪聲和反射。某些噪聲或反射可能由視場內(nèi)的其它物體反射的激光線導(dǎo)致或基于其它的照明源。例如，由附圖標(biāo)記1814表示的反射可以是由投射到輪緣結(jié)構(gòu)而不是輪胎表面上的激光線所導(dǎo)致的各種反射。類似地，附圖標(biāo)記1812表示當(dāng)識(shí)別由附圖標(biāo)記1811所表示的投射到輪胎表面上的激光線時(shí)，由算法也希望忽略的諸如擋泥板或輪罩的另一個(gè)物體對(duì)激光線的反射。在本實(shí)施例中，激光線被分成第一組1816和第二組1818，其中，第一組1816與第二組1818之間存在間隙1820。圖19示出被分成七個(gè)水平區(qū)域1910、1912、1914、1916、1920、1922和1924的圖像。這些區(qū)域的數(shù)量和大小會(huì)根據(jù)應(yīng)用而不同。當(dāng)確定這些區(qū)域的數(shù)量和大小時(shí)，可以考慮諸如視場的大小和線投射的長度的因素。再次參考圖16，如框1624所示，每一個(gè)區(qū)域都可以被處理。在框1626中，該區(qū)域內(nèi)的每個(gè)像素的灰度值針對(duì)該列被總計(jì)和歸一化，正如框1626所示。參考圖20，可以更好地理解在框1626中總計(jì)并歸一化列灰度級(jí)別的處理。在圖20中，示出區(qū)域1914。如線2010所示，在每個(gè)列中垂直地總計(jì)像素，從而提供對(duì)包含在該區(qū)域內(nèi)的列的每一個(gè)像素的灰度值的總計(jì)。然后對(duì)總計(jì)進(jìn)行歸一化，例如，通過將灰度值除以該區(qū)域的每個(gè)列中的像素的數(shù)量。然后針對(duì)每一列計(jì)算該值，例如，這可以提供如圖21所示的輪廓。在圖21中，輪廓2110示出將針對(duì)區(qū)域1914中的每一列產(chǎn)生的歸一化的灰度值。在輪廓中的各個(gè)峰對(duì)應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)中的激光線。例如，激光線2012對(duì)應(yīng)于峰2112。類似地，激光線2014對(duì)應(yīng)于峰2114，激光線2016對(duì)應(yīng)于峰2116，并且，激光線2018對(duì)應(yīng)于峰2118。此外，可以充當(dāng)將第一組線從第二組線識(shí)別的標(biāo)記的間隙1820對(duì)應(yīng)于在峰之間的間隔中的間隙2120，這些峰可以被用來識(shí)別對(duì)應(yīng)于每一組激光線的每一組峰。出于圖示的目的，在圖22中提供輪廓2210，其對(duì)應(yīng)于圖19的區(qū)域1910中總計(jì)和歸一化的列灰度級(jí)別。類似地，圖23中的輪廓2320對(duì)應(yīng)于圖19的區(qū)域1916中的總計(jì)和歸一化的列灰度級(jí)別。再次參考圖16，如框1628所示，使用候選線來識(shí)別列?；谧R(shí)別可以與激光線對(duì)應(yīng)的峰的斜率分析或閾值技術(shù)，可以分析這些峰。然后，可以針對(duì)每個(gè)峰計(jì)算每個(gè)峰的如線2410所表示的重心。基于參數(shù)的數(shù)量，每個(gè)峰的重心2410可以被選作線候選。例如，峰的高度、峰的寬度、由線2411表示的一個(gè)峰的重心與下一個(gè)最接近的峰的重心之間的距離，以及其它幾何因素。另外，如果在線圖案中不存在特定的標(biāo)記，例如，第一組線1816與第二組線1818之間的間隙1820，那么控制器可以忽略線候選。這樣，每個(gè)峰的重心之間的距離的具體圖案可以被用來識(shí)別線候選。例如，距離2422可以在峰2112的重心2412與峰2014的重心2414之間被識(shí)別。另外，更大的間隙(例如，兩倍的距離河以被識(shí)別為由峰2014的重心2414與峰2016的重心2416之間的線2420所表示。然后,可以期望返回如由峰2016的重心2416與峰2018的重心2418之間的距離2424所表示的正常間距?，F(xiàn)在再次參考圖16，如框1630所示，基于列差的熵和各種其它想要的過濾標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算區(qū)域熵值。區(qū)域熵充當(dāng)圖像中的峰的圖案與期望的指標(biāo)(signature)有多么相符的量度?？梢曰诜逯g的距離(或者,更具體地說,峰的重心之間的距離)和峰之間的中間距離來計(jì)算熵。例如，峰可以反映相鄰峰的重心之間的距離減去每個(gè)相鄰的識(shí)別的峰的重心之間的中間距離的差的平方的歸一化和。在一個(gè)具體例子中，區(qū)域熵可以根據(jù)下面的關(guān)系來計(jì)算:
N1其中，Ci是峰的位置，Ci+1是與Ci相鄰的峰的位置，CAvg是相鄰峰之間的平均距離，N是識(shí)別的峰的數(shù)量。如果附加區(qū)域要被處理，那么該方法跟隨線1632到達(dá)框1624，其中，區(qū)域被遞增，并且根據(jù)所述步驟1626、1628和1630來處理?；蛘?，當(dāng)每個(gè)區(qū)域已經(jīng)被處理時(shí)，方法跟隨1634 到達(dá) 1636。示出區(qū)域熵計(jì)算的輪廓由圖25中的附圖標(biāo)記2510來表示。在圖25中提供的樣本中，請(qǐng)注意，十六個(gè)區(qū)域被用來分開圖像，而不是圖19中示出的七個(gè)區(qū)域。但是，這樣理解，基于具體的應(yīng)用，區(qū)域的數(shù)量可以不同。如圖16的框1636中所示，區(qū)域熵曲線如線2512所示被區(qū)分。區(qū)域熵可以通過簡單地對(duì)相鄰區(qū)域之間進(jìn)行求差來被區(qū)分，盡管其它差分算法可以被用來生成差分輪廓。在框1638中，平滑過濾被應(yīng)用到差分曲線。所得到的平滑輪廓由圖25的線2514示出。這樣理解，可以使用各種平滑技術(shù)，例如，簡單地對(duì)相鄰區(qū)域進(jìn)行平均的運(yùn)行平均平滑或高斯平滑，或其它各種加權(quán)的平滑技術(shù)。另外，還這樣理解，可以使用各種其它輪廓處理技術(shù)，而不是步驟1636和1638，和/或可以基于具體的應(yīng)用和期望的圖案來改變各種輪廓處理技術(shù)的順序。在框1640中，針對(duì)曲線計(jì)算最大閾值。最大閾值可以基于各種因素，例如，每個(gè)峰的平均歸一化灰度和，或者，可替換地使用各種其它已知的閾值技術(shù)，諸如模態(tài)分析或其它基于直方圖的分析。在框1642中，識(shí)別在閾值下的曲線的最長的一段。對(duì)于在圖25中示出的例子，在區(qū)域3中的線2518與區(qū)域12中的線2520之間，輪廓2514低于閾值2516下。然后，基于落在閾值2516之下的輪廓2514的部分生成目標(biāo)區(qū)域。該目標(biāo)區(qū)域可以被用于識(shí)別在圖像數(shù)據(jù)中的線候選。在一個(gè)例子中，在線2518與2520之間的曲線2514上的最低點(diǎn)可以被用作目標(biāo)區(qū)域的中心。在另一個(gè)例子中，在線2518與2520之間的中點(diǎn)可以被用作目標(biāo)區(qū)域的中心。在另一個(gè)例子中，在水平方向上的重心可以被用來確定目標(biāo)區(qū)域的中心。在該具體例子中，目標(biāo)區(qū)域的中心被計(jì)算為區(qū)域6.9。區(qū)域6.9的值可以被轉(zhuǎn)換為圖像的行或在坐標(biāo)空間中的對(duì)應(yīng)幾何結(jié)構(gòu)。在圖26中，目標(biāo)區(qū)域的例子被識(shí)別為附圖標(biāo)記2610。如上所述，基于落到計(jì)算的閾值之下的平滑輪廓的部分，目標(biāo)區(qū)域2610的中心2612被確定。目標(biāo)區(qū)域2610的高度可以與在原始區(qū)域中使用的高度相同，或者，可替換地，目標(biāo)區(qū)域可以根據(jù)應(yīng)用稍大或稍小。在這種情形中，該區(qū)域的頂部由線2614表示，并且該區(qū)域的底部由線2616表示。然后，通過在目標(biāo)區(qū)域中尋找每個(gè)峰的重心來識(shí)別線候選。在一種實(shí)現(xiàn)中，如參考步驟1626所描述的，列可以被總計(jì)并歸一化。在另一種實(shí)現(xiàn)中，沿著每一行可以找到各峰的重心，并且可以基于線擬合算法中的分組來將重心分配給線。在任一情形中，子窗口 2622可以用來消除圖像數(shù)據(jù)中多余的噪聲。可以基于之前的步驟，例如，基于在框1626中確定的重心來確定窗口 2622的大小和放置。在框1646中，候選線是使用動(dòng)態(tài)跟蹤窗口用最接近的鄰居從目標(biāo)區(qū)域發(fā)現(xiàn)或跟蹤的。在某些情形中，線的上端點(diǎn)將落入處理窗口中。例如，在窗口 2622內(nèi)的線的頂端點(diǎn)2624。在其它情形中，端點(diǎn)可以落到窗口外部，例如，附接在窗口 2622內(nèi)的線上的底端點(diǎn)2626。在本例中，該線被這樣地跟蹤:水平地沿著線尋找重心，然后垂直地向上或向下移動(dòng)，并重復(fù)本處理直到找到末端點(diǎn)。尋找末端點(diǎn)的算法可以使用各種跟蹤技術(shù)，諸如線擬合和分組技術(shù)，以及用于消除由圖像中的各種噪聲導(dǎo)致的窗口內(nèi)找到的重心的跟蹤窗口。在一個(gè)例子中，頂端點(diǎn)2630使用跟蹤窗口 2632來被識(shí)別。在這種情形中，在窗口 2640中的線延伸到超出窗口 2640的頂部。因此，跟蹤窗口 2634直接在窗口 2640以上被生成，并且可以相對(duì)于基于窗口 2640的線候選數(shù)據(jù)(例如，重心測(cè)量)水平地移位。根據(jù)用來隨著向上跟蹤時(shí)尋找線的重心的技術(shù)，窗口 2643可以具有單行像素或多行像素的高度。如果針對(duì)每一行中的灰度值找到重心，那么窗口 2634可以具有單行的高度。或者，如果列被總計(jì)并歸一化以確定重心，那么窗口 2634可以具有多行的高度。在任一種情況中，在窗口 2634中確定的重心可以被用來隨著其沿著線向上跟蹤時(shí)水平地偏移后續(xù)窗口 2636。本處理會(huì)繼續(xù)，其中，每個(gè)窗口可以被直接垂直地置于前一個(gè)窗口之上并水平地偏移，直到端點(diǎn)2630在例如窗口 2638中被找到。頂端點(diǎn)2624和底端點(diǎn)2626可以被用來生成擬合輪胎表面的彎曲窗口。然后，在一個(gè)例子中，頂端點(diǎn)2624可以被用于確定彎曲窗口的上邊緣,例如,基于上端點(diǎn)2624的曲線擬合。類似地，彎曲窗口的底邊緣可以使用下端點(diǎn)2626的曲線擬合來限定。然后，該信息可以被提供給框1650，其中，可以基于重心和任意標(biāo)記來識(shí)別這些線。框1650可以與上面確定的技術(shù)一致，例如，關(guān)于識(shí)別圖13中的線順序，因此在這里做一般討論。如框1652所示，基于質(zhì)量因素和其它標(biāo)準(zhǔn)，重心可以被用來消除錯(cuò)誤的線。如框1654所示，標(biāo)記線可以例如使用列距離與中間列距離的比來被識(shí)別。然后，如框1656所示，例如，基于列距離和各種其它過濾標(biāo)準(zhǔn)，從標(biāo)記移出的每條線可以被識(shí)別和編號(hào)。描述的任何的模塊、控制器、服務(wù)器或引擎都可以在一個(gè)或多個(gè)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。在圖14中提供一個(gè)示例性系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1400包括用于執(zhí)行指令的處理器1410，這些指令諸如在上面討論的方法中描述的那些指令。這些指令可以被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)諸如為存儲(chǔ)器1412或存儲(chǔ)裝置1414，例如，硬盤驅(qū)動(dòng)器、CD或DVD。計(jì)算機(jī)可以包括顯示控制器1416，其響應(yīng)于指令生成在顯示裝置1418上顯示的文字或圖片，顯示裝置1418為例如計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。另外，處理器1410可以與網(wǎng)絡(luò)控制器1420進(jìn)行通信，以將數(shù)據(jù)或指令傳送到其它系統(tǒng)，例如，其它的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)控制器1420可以通過因特網(wǎng)或其它已知協(xié)議通信來分布處理或通過各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供對(duì)信息的遠(yuǎn)程訪問，這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或其它通常使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在可替換實(shí)施例中，諸如專用集成電路、可編程邏輯陣列和其它硬件裝置的專用硬件實(shí)現(xiàn)方式可以被構(gòu)建以實(shí)現(xiàn)本文中描述的一個(gè)或多個(gè)方法。可以包括各種實(shí)施例的設(shè)備和系統(tǒng)的應(yīng)用可以廣泛地包括各種電子器件和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本文中描述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用兩個(gè)或更多的特定的互連硬件模塊或裝置通過可以在這些模塊間或通過這些模塊進(jìn)行通信的相關(guān)控制和數(shù)據(jù)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)功能，或者可以將這些功能實(shí)現(xiàn)為專用集成電路的部分。因此，本系統(tǒng)包括軟件、固件和硬件實(shí)現(xiàn)方式。根據(jù)本公開的各種實(shí)施例，本文中描述的方法可以通過能夠由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的軟件程序來實(shí)現(xiàn)。此外，在示例性、非限制實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)方式可以包括分布處理、組件/對(duì)象分布處理、以及并行處理?；蛘?，可以構(gòu)建虛擬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理來實(shí)現(xiàn)本文中所述的一個(gè)或多個(gè)方法或功能。此外，本文中描述的方法可以被包含在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”包括單個(gè)介質(zhì)或多個(gè)介質(zhì)，諸如存儲(chǔ)一組或多組指令的相關(guān)聯(lián)的服務(wù)器和高速緩沖存儲(chǔ)器，和/或集中式或分布式數(shù)據(jù)庫。術(shù)語“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”還應(yīng)當(dāng)包括任何這樣的介質(zhì):這些介質(zhì)能夠存儲(chǔ)、編碼或承載用于由處理器執(zhí)行的一組指令或者使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行本文中公開的任何一個(gè)或多個(gè)方法或操作。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到，以上描述是指對(duì)本發(fā)明的原理的圖示。本描述不應(yīng)當(dāng)限制本發(fā)明的范圍或應(yīng)用，因?yàn)樵诓幻撾x如下面的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神的情況下允許對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改、變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于分析感測(cè)體積中的特征的傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)包括: 安裝結(jié)構(gòu)； 激光源，被附接到安裝結(jié)構(gòu)并被配置用來將多條激光線投射到特征上； 傳感器，被附接到安裝結(jié)構(gòu)并被配置用來對(duì)激光線與特征的相交處進(jìn)行成像； 控制器，與傳感器進(jìn)行通信以接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)；所述圖像數(shù)據(jù)包括對(duì)應(yīng)于激光線與特征的相交處的峰，其中，控制器被配置為基于所述峰的熵來生成動(dòng)態(tài)窗口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器將圖像數(shù)據(jù)分成多個(gè)區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器系統(tǒng)，其中，傳感器具有按行和列組織的多個(gè)像素，其中控制器對(duì)每個(gè)區(qū)域中的每一列像素進(jìn)行總計(jì)和歸一化以生成輪廓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器識(shí)別輪廓中的峰。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器計(jì)算每個(gè)峰的重心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器計(jì)算各相鄰峰間的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器基于各相鄰峰間的距離來計(jì)算區(qū)域熵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器基于各相鄰峰間的距離與各相鄰峰間的平均距離之間的差來計(jì)算區(qū)域熵。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器基于各相鄰峰間的距離與各相鄰峰間的平均距離之間的差的平方和來計(jì)算區(qū)域熵。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器系統(tǒng)，其中，基于區(qū)域中的峰的總數(shù)對(duì)總和進(jìn)行歸一化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器基于以下關(guān)系來計(jì)算熵:
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器利用熵來生成對(duì)應(yīng)于激光線與特征的相交處的目標(biāo)區(qū)域。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器識(shí)別目標(biāo)區(qū)域中的線的位置并跟蹤每一條激光線以尋找每一條激光線的上端點(diǎn)和下端點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器利用跟蹤窗口在跟蹤每一條激光線時(shí)過濾噪聲；基于激光線的前一位置測(cè)量來調(diào)整跟蹤窗口。
15.一種用于分析感測(cè)體積中的特征的方法，該傳感器系統(tǒng)包括: 從傳感器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)包括對(duì)應(yīng)于激光線與特征的相交處的峰； 使用控制器基于峰的熵來生成動(dòng)態(tài)窗口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，控制器將圖像數(shù)據(jù)分成多個(gè)區(qū)域，傳感器具有按行和列組織的多個(gè)像素，其中控制器對(duì)每個(gè)區(qū)域中的每一列像素進(jìn)行總計(jì)和歸一化以生成輪廓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器識(shí)別輪廓中的峰并計(jì)算各相鄰峰間的距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器基于各相鄰峰間的距離與各相鄰峰間的平均距離之間的差的平方和來計(jì)算區(qū)域熵。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器基于以下關(guān)系來計(jì)算熵:
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳感器系統(tǒng)，其中，控制器利用熵來生成對(duì)應(yīng)于激光線與特征的相交處的目標(biāo)區(qū)域并識(shí)別所述線在目標(biāo)區(qū)域中的位置，其中控制器跟蹤每一條激光線以尋找每一條激光線的上端點(diǎn)和下端點(diǎn)，控制器利用跟蹤窗口在跟蹤每一條激光線時(shí)過濾噪聲，并且基于激光線的 前一位置測(cè)量來調(diào)整跟蹤窗口。
全文摘要
用于分析3D特征的傳感器系統(tǒng)和方法。激光源將多條線投射到特征上，并且傳感器接收激光線與特征的相交處的圖像?？刂破鲗D像分到多個(gè)區(qū)域中，并通過分析區(qū)域的像素的灰度級(jí)別來針對(duì)每個(gè)區(qū)域評(píng)估那些相交線的分布的順序。分布的順序被量化為“熵”，并且被用于動(dòng)態(tài)地識(shí)別圖像中的窗口，其最適合用來計(jì)算特征的輪廓。
文檔編號(hào)G01B11/25GK103154665SQ201180036246
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者林成志, C·A·曼寧, S·P·凱沙夫瑪賽 申請(qǐng)人:感知器股份有限公司