專利名稱：結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)，更具體地說，涉及一種結(jié)構(gòu)光成像的增強(qiáng) 方法和裝置，該方法和裝置能夠減少環(huán)境干擾，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光圖像。
技術(shù)背景結(jié)構(gòu)光一般由激光束組成，激光束是人造的純粹光，相干性好，具有單 一波長、能量集中的特點，結(jié)構(gòu)光成像技術(shù)是圖像處理，特別是圖像測量技 術(shù)的一種重要手段與方法，在工業(yè)測量中被逐漸使用。目前常用的結(jié)構(gòu)光為 點陣類結(jié)構(gòu)光，通過對已知的被測對象進(jìn)行單點、多點、直線、曲線照射投 影進(jìn)行成像。結(jié)構(gòu)光與被測對象融合后成圖像，由于對象、照射方法及對象 位置的不同，得到的圖像會有一些明顯的變化，利用這種特性，可以計算出 與被測對象有關(guān)的位置、尺寸等參數(shù)。由于在鋼鐵件測量目標(biāo)平面上由于沒 有參考的紋理特征與基準(zhǔn)，周圍又有干擾，使用結(jié)構(gòu)光成像來進(jìn)行圖像辨識 與測量工作比較合適。但由于激光能量髙度集中，對人體眼睛與皮膚可能會造成傷害，有各種嚴(yán)格規(guī)定，(如IEC與FDA對激光產(chǎn)品進(jìn)行了安全分類， IEC是Classl到4， FDA是Class I到IV)在有人搡作的工業(yè)環(huán)境，必須盡可 能使用激光能量低的微弱結(jié)構(gòu)光，但是在環(huán)境光變化劇烈的工業(yè)現(xiàn)場，有大 量的背景光干擾，如工業(yè)強(qiáng)照明光、半敞開廠房太陽光、移動的物體陰影， 這些干擾會降低圖像中結(jié)構(gòu)光與周圍背景的反差，使得結(jié)構(gòu)光與周圍背景的 對比度較小，造成很難分辨，使得無法有效的進(jìn)行圖像辨識與測量工作。目前主要采用的方法是封閉測量工作的光環(huán)境空間，杜絕外部背景光干 擾，或者提高激光的發(fā)射功率，使激光圖像的亮度足夠高。但是由于光環(huán)境 空間比較大，釆用封閉式空間，需要占據(jù)非常大的生產(chǎn)場地，安裝十分困難， 并影響生產(chǎn)安全；大幅度提髙激光功率又容易產(chǎn)生安全問題，影響人體健康。 另外被測對象為大尺寸時，照射距離也會影響成像效果.結(jié)構(gòu)光如果照射在 距離比較近的被測對象上時，那么在圖像上就比較亮，如果照射在距離比較 遠(yuǎn)的被測對象上時，得到的圖像就比較暗，而且結(jié)構(gòu)光長線本身的亮度也不 均勻，中間亮，兩邊暗，有時會加重圖像中結(jié)構(gòu)光亮度的變化，產(chǎn)生嚴(yán)重差異降低圖象處理效果。因此，需要一種新的結(jié)構(gòu)光成像的增強(qiáng)方法和裝置來克服現(xiàn)有技術(shù)在復(fù) 雜的測量環(huán)境中存在的封閉場地難度大、安裝困難并存在安全問題以及結(jié)構(gòu) 光成像中自身的缺點。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點，本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光 的方法和裝置，該方法和裝置簡單、安全，能夠減少環(huán)境干擾，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光 圖像。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 該結(jié)構(gòu)光成像的增強(qiáng)方法的具體步驟如下A. 使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；B. 使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；C將步驟A中所述的包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像減去B中所述的不含結(jié)構(gòu) 光的背景圖像，獲得結(jié)構(gòu)光圖像；D. 依次重復(fù)步驟A、 B、 C，獲得結(jié)構(gòu)光圖像；E. 使用計算機(jī)對步驟C中所述的結(jié)構(gòu)光圖像與步驟D中所述的結(jié)構(gòu)光 圖像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像。所述的步驟A的具體步驟如下 Al.保持被測對象固定；A2.通過計算機(jī)控制使結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生指定規(guī)格的電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā) 生器產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光，結(jié)構(gòu)光照射在被測對象上形成結(jié)構(gòu)光影像；A3.使用CCD照相機(jī)對被測對象拍照，并通過計算機(jī)的圖像釆集卡獲取 包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像。所述的步驟A2中，使用結(jié)構(gòu)光控制器控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，從而調(diào)節(jié)結(jié) 構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化當(dāng)被測對象較近或者用結(jié)構(gòu)光比較亮的部分進(jìn)行照射時，通過結(jié)構(gòu)光控 制器使產(chǎn)生的輸出電源的占空比降低，使結(jié)構(gòu)光的亮度降低；當(dāng)被測對象較遠(yuǎn)或者用結(jié)構(gòu)光比較暗的部分進(jìn)行照射時，邇過結(jié)構(gòu)光控 制器使產(chǎn)生的輸出電源的占空比提高，使結(jié)構(gòu)光的亮度提髙.所述的步驟B的具體步驟如下Bl.通過計算機(jī)控制使結(jié)構(gòu)光控制器關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器關(guān)閉， 被測對象上的結(jié)構(gòu)光影像消失；B2.使用CCD照相機(jī)對被測對象拍照，并通過計算機(jī)的圖像采集卡獲取 不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像。所述的步驟D的重復(fù)次數(shù)至少為一次。所述的步驟E中的疊加次數(shù)根據(jù)規(guī)定次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像達(dá)到要求而設(shè)定達(dá)到規(guī)定疊加次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像達(dá)到要求，完成結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)； 未達(dá)到規(guī)定疊加次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像未達(dá)到要求，繼續(xù)與步驟D中所述的重復(fù)獲得結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像，完成結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)。該裝置包括結(jié)構(gòu)光發(fā)生器、CCD照相機(jī)、計算機(jī)、結(jié)構(gòu)光控制器， 所述的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器為結(jié)構(gòu)光光源，連接到結(jié)構(gòu)光控制器，并通過結(jié)構(gòu) 光控制器的控制，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光；所述的CCD照相機(jī)連接到計算機(jī)，對被測對象進(jìn)行拍照； 所述的結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生或關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器產(chǎn)生和關(guān)閉結(jié)構(gòu)光；所述的計算機(jī)連接到結(jié)構(gòu)光控制器，對結(jié)構(gòu)光控制器發(fā)出指令，并圖像 進(jìn)行編輯相減和疊加；計算機(jī)還設(shè)有圖像釆集卡對CCD照相機(jī)的拍攝進(jìn)行采 集，獲取圖像，對圖像進(jìn)行編輯相減和疊加。所述的結(jié)構(gòu)光控制器包括電源輸入及標(biāo)準(zhǔn)化電路，對外部輸入的電源進(jìn)行方向保護(hù)及過壓過流限 制，同時對輸入工作電壓進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，變成標(biāo)準(zhǔn)的固定電壓；隔離電源轉(zhuǎn)換電路，將標(biāo)準(zhǔn)化的電源進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，提供給控制器電路， 同時將來自控制器和計算機(jī)的各種干擾與結(jié)構(gòu)光發(fā)生器隔離開，提髙系統(tǒng)的 可靠性；控制元件及通訊接口電路，通過外部控制模式設(shè)定倌號，確定控制元件 的工作模式通訊方式下，通過串行通訊給出電源的開關(guān)命令；1/0模式下，由外部的1/0信號選擇結(jié)構(gòu)光，控制結(jié)構(gòu)光電源的開關(guān)；控制元件通過通訊 接口電路接受外部的設(shè)定參數(shù)；通訊接口電路將控制元件內(nèi)部的數(shù)字電平轉(zhuǎn) 換為通訊接口的標(biāo)準(zhǔn)電平；光電隔離及結(jié)構(gòu)光電源控制電路，接收控制元件發(fā)出的控制信號，通過 電耦的隔離，轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)光發(fā)生器的控制信號，通過MOS管控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生 器的輸出和關(guān)閉。所述的結(jié)構(gòu)光控制器還具有PWM占空比可調(diào)功能，控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器， 調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化當(dāng)被測對象較近或者用結(jié) 構(gòu)光比較亮的部分進(jìn)行照射時，結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生的輸出電源的占空比降低， 使結(jié)構(gòu)光的亮度降低；當(dāng)被測對象較遠(yuǎn)或者用結(jié)構(gòu)光比較暗的部分進(jìn)行照射 時，結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生的輸出電源的占空比提高，使結(jié)構(gòu)光的亮度提高.所述的結(jié)構(gòu)光控制器的占空比的周期小于CCD相機(jī)的掃描周期.在上述技術(shù)方案中，該方法通過疊加的方法來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)， 步驟為使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 光成像裝置獲取不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；將包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像減去不含 結(jié)構(gòu)光的背景圖像，獲得結(jié)構(gòu)光圖像；依次重復(fù)以上步驟獲得結(jié)構(gòu)光圖像； 使用計算機(jī)對結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像.該裝 置包括結(jié)構(gòu)光發(fā)生器、CCD照相機(jī)、計算機(jī)、結(jié)構(gòu)光控制器，結(jié)構(gòu)光控制器 產(chǎn)生或關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器產(chǎn)生和關(guān)閉結(jié)構(gòu)光。該增強(qiáng)方法和裝置簡 單方便、安全可靠，特別是能夠在開放式作業(yè)環(huán)境中減少背景千擾，增強(qiáng)結(jié) 構(gòu)光圖像效果，另外還能調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化， 從而使結(jié)構(gòu)光圖像更加合理的增強(qiáng)。 附田說明圖l是本發(fā)明的增強(qiáng)方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的增強(qiáng)方法的原理示意圖；圖3是本發(fā)明的增強(qiáng)裝置的原理示意圖；圖4是本發(fā)明的增強(qiáng)裝置的結(jié)構(gòu)光控制器的原理示意圖；圖S是本發(fā)B月的增強(qiáng)裝置的結(jié)構(gòu)光控制器的電路原理示意圖；圖6是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)光控制器調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光亮度的原理示意圖，具體實施方式
下面結(jié)合附圖
和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案， 實施例1請參閱圖l所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)光成像的增強(qiáng)方法的具體步驟為使用 增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageX;然后使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 光成像裝置獲取不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageY;再將包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像 ImageX減去不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageY,獲得結(jié)構(gòu)光圖像ImageZ;然 后依次重復(fù)以上步驟n次，n大于等于l，獲得n個結(jié)構(gòu)光圖像ImageZn; 最后使用計算機(jī)將結(jié)構(gòu)光圖像ImageZ與n個結(jié)構(gòu)光圖像ImageZn結(jié)構(gòu)光圖 像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像Images.疊加次數(shù)根據(jù)作業(yè)規(guī) 定次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像達(dá)到要求而設(shè)定。下面以疊加兩次為例，先將被測對象 保持固定，然后通過增強(qiáng)裝置的計算機(jī)控制使結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生指定規(guī)格的 電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光，結(jié)構(gòu)光照射在被測對象上形成結(jié)構(gòu)光影 像，使用CCD照相機(jī)對被測對象拍照，通過計算機(jī)的圖像采集卡獲取包含結(jié) 構(gòu)光的背景圖像ImageXl，請參閱圖2所示，然后通過計算機(jī)控制使結(jié)構(gòu) 光控制器關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器關(guān)閉，被測對象上的結(jié)構(gòu)光影像消失； 再次使用CCD照相機(jī)對被測對象拍照，并通過計算機(jī)的圖像采集卡獲取不含 結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageYl。通過計算機(jī)將包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageXl 減去不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageYl，獲得結(jié)構(gòu)光圖像ImageZl。重復(fù)以上 步驟一次，分別獲得包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像ImageX2，不含結(jié)構(gòu)光的背景圖 像ImageY2以及結(jié)構(gòu)光圖像ImageZ2，然后使用計算機(jī)對結(jié)構(gòu)光圖像 ImageZl與ImageZ2進(jìn)行疊加，由于疊加的方法可以大幅度提髙結(jié)構(gòu)光的強(qiáng) 度，而很少增加噪點的強(qiáng)度，使結(jié)構(gòu)光圖像效果增強(qiáng)十分明顯。另外使用結(jié) 構(gòu)光控制器來控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，從而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像 的亮度變化，當(dāng)被測對象較近或者用結(jié)構(gòu)光比較亮的部分進(jìn)行照射時，通過 結(jié)構(gòu)光控制器使產(chǎn)生的輸出電源的占空比降低，使結(jié)構(gòu)光的亮度降低；當(dāng)被 測對象較遠(yuǎn)或者用結(jié)構(gòu)光比較暗的部分進(jìn)行照射時，通過結(jié)構(gòu)光控制器使產(chǎn) 生的輸出電源的占空比提高，使結(jié)構(gòu)光的亮度提高.從而保證了結(jié)構(gòu)光的均 衡，使結(jié)構(gòu)光圖像更加合理的增強(qiáng)。實施例2請參閱圖3所示，該結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)裝置包括結(jié)構(gòu)光發(fā)生器、CCD照 相機(jī)、計算機(jī)、結(jié)構(gòu)光控制器，結(jié)構(gòu)光發(fā)生器為結(jié)構(gòu)光光源，連接到結(jié)構(gòu)光 控制器，并通過結(jié)構(gòu)光控制器的控制，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光；CCD照相機(jī)連接到計算 機(jī)，對被測對象進(jìn)行拍照；結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生或關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器 產(chǎn)生和關(guān)閉結(jié)構(gòu)光；計算機(jī)連接到結(jié)構(gòu)光控制器，對結(jié)構(gòu)光控制器發(fā)出指令， 并圖像進(jìn)行編輯相減和疊加；計算機(jī)還設(shè)有圖像采集卡對CCD照相機(jī)的拍攝 進(jìn)行采集，獲取圖像，對圖像進(jìn)行編輯相減和疊加，請參閱圖4所示，結(jié)構(gòu) 光控制器包括電源輸入及標(biāo)準(zhǔn)化電路，對外部輸入的電源進(jìn)行方向保護(hù)及 過壓過流限制，同時對輸入工作電壓進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，變成標(biāo)準(zhǔn)的固定電壓； 隔離電源轉(zhuǎn)換電路，將標(biāo)準(zhǔn)化的電源進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，提供給控制器電路，同 時將來自控制器和計算機(jī)的各種干擾與結(jié)構(gòu)光發(fā)生器隔離開，提髙系統(tǒng)的可 靠性；控制元件及通訊接口電路，通過外部控制模式設(shè)定信號，確定控制元 件的工作模式通訊方式下，通過串行通訊給出電源的開關(guān)命令；1/0模式 下，由外部的I/0信號選擇結(jié)構(gòu)光l-4，控制結(jié)構(gòu)光電源的開關(guān)；無論何種 工作模式控制元件通過通訊接口電路接受外部的設(shè)定參數(shù)；通訊接口電路將 控制元件內(nèi)部的數(shù)字電平轉(zhuǎn)換為通訊接口 RS232標(biāo)準(zhǔn)電平；光電隔離及結(jié)構(gòu) 光電源控制電路，接收控制元件發(fā)出的控制信號，通過電耦的隔離，轉(zhuǎn)換成 結(jié)構(gòu)光發(fā)生器的控制信號，通過MOS管控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器的輸出和關(guān)閉。請 參閱圖5所示，電源輸入及標(biāo)準(zhǔn)化電路中，自復(fù)位保險絲F1、瞬變抑制二極 管D6和電容C15構(gòu)成輸入工作電源保護(hù)電路，自復(fù)位保險絲F2，瞬變抑制 二極管D1和電容C10構(gòu)成結(jié)構(gòu)光電源保護(hù)電路，防止過流、過壓及反方向。 標(biāo)準(zhǔn)化電路包括電阻R5、 R15、 R16、 R17、電感Ll、 二極管D7、電容C2、 C4、 C6和電源轉(zhuǎn)換控制芯片U2,該電路可以將輸入電壓上升到一個固定的 標(biāo)準(zhǔn)電壓。如通過電阻R5、 R17將標(biāo)準(zhǔn)電壓定為24V，那么從外部輸入的 低于24V的電源都可以升到24V。雖然升壓電路不能降壓，但是由于結(jié)構(gòu)光 的電壓通常低于24V,那么可以將結(jié)構(gòu)光的電源用做控制器的工作電源，這 樣可以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性.當(dāng)然，如果結(jié)構(gòu)光電源比較特殊，或者負(fù)載能力 弱，可以將工作電源與結(jié)構(gòu)光電源分開。電源隔離轉(zhuǎn)換電路包括隔離電源模塊U1和電容C1，可以將升壓后的標(biāo)準(zhǔn)電壓轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)部的工作電壓，同 時隔離來自外部的干擾?？刂圃敖涌陔娐分械腃7和R20構(gòu)成復(fù)位電路， C8、 C9、 Xl構(gòu)成時鐘電路，電阻R21、 R22構(gòu)成外部輸入信號上拉電路。來 自外部計算機(jī)的通訊信號，經(jīng)過通訊接口電路，送入到控制器之中，這些信 號包括每個結(jié)構(gòu)光通道的占空比參數(shù)，脈沖周期參數(shù)，以及其他每個通道 的開與關(guān)設(shè)定，由于通訊方式下，需要一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間，所以還具有I/0 工作模式，控制元件根據(jù)外部輸入信號Conln0 3控制結(jié)構(gòu)光電源，減少了 通訊轉(zhuǎn)換時間。工作模式由控制模式設(shè)定信號Com—Set進(jìn)行選擇，當(dāng) CorruSet信號為低時，控制器為I/0開關(guān)模式，當(dāng)沒有外部輸入信號時，或 Com一S改輸入為髙時，裝置進(jìn)入通訊控制模式，此時可以減少控制接線.光 電隔離及結(jié)構(gòu)光電源控制電路將來自控制器的控制信號經(jīng)過電阻R24、 R25、 R26、 R27的限流，驅(qū)動光耦Ol、 02、 03、 04，傳送到結(jié)構(gòu)光電源一側(cè)， 比較器U4A、 U4B、 U4C、 U4D檢測到光耦傳送過來的信號，然后經(jīng)過上拉 電阻R1、 R2、 R3、 R4的作用驅(qū)動大功率MOS管Pl、 P2、 P3、 P4控制結(jié)構(gòu) 光發(fā)生器的輸出和關(guān)閉，MOS管可以選擇內(nèi)阻比較小的型號以提高驅(qū)動性 能.二極管D2、 D3、 D4、 D5保護(hù)控制器免受外部沖擊電壓的影響，保護(hù)系 統(tǒng)安全。MOS管的輸出電壓通過接口 Jl與外部的結(jié)構(gòu)光源連接.請參閱圖6 所示，結(jié)構(gòu)光控制器還具有PWM占空比可調(diào)功能，控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，從 而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化當(dāng)被測對象較近或者用 結(jié)構(gòu)光比較亮的部分進(jìn)行照射時，結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生的輸出電源的占空比降 低，使結(jié)構(gòu)光的亮度降低；當(dāng)被測對象較遠(yuǎn)或者用結(jié)構(gòu)光比較暗的部分進(jìn)行 照射時，結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生的輸出電源的占空比提高，使結(jié)構(gòu)光的亮度提高。可以使結(jié)構(gòu)光圖像穩(wěn)定，避免閃爍現(xiàn)象，從而提髙工業(yè)環(huán)境下獲取測量對象 圖像的質(zhì)量，提高圖像量測的準(zhǔn)確性。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實施例僅是用來說明 本發(fā)明專利使用例，而并非用作為對本發(fā)明專利的限定，只要在本發(fā)明專利 的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本專利的權(quán)利 要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下A.使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；B.使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；C.將步驟A中所述的包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像減去B中所述的不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像，獲得結(jié)構(gòu)光圖像；D.依次重復(fù)步驟A、B、C，獲得結(jié)構(gòu)光圖像；E.使用計算機(jī)對步驟C中所述的結(jié)構(gòu)光圖像與步驟D中所述的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像，完成增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像。
2. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法，其特征在于， 所述的步驟A的具體步驟如下Al.保持被測對象固定；A2.通過計算機(jī)控制使結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生指定規(guī)格的電源，使結(jié)構(gòu)光 發(fā)生器產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光，結(jié)構(gòu)光照射在被測對象上形成結(jié)構(gòu)光影像；A3.使用CCD照相機(jī)對被測對象拍照，并通過計算機(jī)的圖像采集卡獲 取包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像.
3. 如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法，其特征在于， 所述的步驟A2中，使用結(jié)構(gòu)光控制器控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，從而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化當(dāng)被測對象較近或者用結(jié)構(gòu)光比較亮的部分進(jìn)行照射時，通過結(jié)構(gòu)光 控制器使產(chǎn)生的輸出電源的占空比降低，使結(jié)構(gòu)光的亮度降低；當(dāng)被測對象較遠(yuǎn)或者用結(jié)構(gòu)光比較暗的部分進(jìn)行照射時，通過結(jié)構(gòu)光 控制器使產(chǎn)生的輸出電源的占空比提髙，使結(jié)構(gòu)光的亮度提髙。
4. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法，其特征在于 所述的步驟B的具體步驟如下Bl.通過計算機(jī)控制使結(jié)構(gòu)光控制器關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器關(guān)閉， 被測對象上的結(jié)構(gòu)光影像消失；B2.使用CCD照相機(jī)對被測對象拍照，并通過計算機(jī)的圖像釆集卡獲 取不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像，
5. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法，其特征在于 所述的步驟D的重復(fù)次數(shù)至少為一次。
6. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)方法，其特征在于 所述的步驟E中的疊加次數(shù)根據(jù)規(guī)定次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像達(dá)到要求而設(shè)定 .達(dá)到規(guī)定疊加次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像達(dá)到要求，完成結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)； 未達(dá)到規(guī)定疊加次數(shù)或結(jié)構(gòu)光圖像未達(dá)到要求，繼續(xù)與步驟D中所述的重復(fù)獲得的結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像，完成結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)，
7. —種結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)裝置，其特征在于 該裝置包括結(jié)構(gòu)光發(fā)生器、CCD照相機(jī)、計算機(jī)、結(jié)構(gòu)光控制器， 所述的結(jié)構(gòu)光發(fā)生器為結(jié)構(gòu)光光源，連接到結(jié)構(gòu)光控制器，并通過結(jié)構(gòu)光控制器的控制，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)光；所述的CCD照相機(jī)連接到計算機(jī)，對被測對象進(jìn)行拍照； 所述的結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生或關(guān)閉電源，使結(jié)構(gòu)光發(fā)生器產(chǎn)生和關(guān)閉結(jié)構(gòu)光；所述的計算機(jī)連接到結(jié)構(gòu)光控制器，對結(jié)構(gòu)光控制器發(fā)出指令，并圖 像進(jìn)行編輯相減和疊加；計算機(jī)還設(shè)有圖像采集卡對CCD照相機(jī)的拍攝進(jìn) 行采集，獲取圖像，對圖像進(jìn)行編輯相減和疊加.
8. 如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)裝置，其特征在于， 所述的結(jié)構(gòu)光控制器包括電源輸入及標(biāo)準(zhǔn)化電路，對外部輸入的電源進(jìn)行方向保護(hù)及過壓過流 限制，同時對輸入工作電壓進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化，變成標(biāo)準(zhǔn)的固定電壓；隔離電源轉(zhuǎn)換電路，將標(biāo)準(zhǔn)化的電源進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，提供給控制器電 路，同時將來自控制器和計算機(jī)的各種干擾與結(jié)構(gòu)光發(fā)生器隔離開，提髙 系統(tǒng)的可靠性；控制元件及通訊接口電路，通過外部控制模式設(shè)定信號，確定控制元 件的工作模式通訊方式下，通過串行通訊給出電源的開關(guān)命令；1/0模 式下，由外部的1/0信號選擇結(jié)構(gòu)光，控制結(jié)構(gòu)光電源的開關(guān)；控制元件 通過通訊接口電路接受外部的設(shè)定參數(shù)；通訊接口電路將控制元件內(nèi)部的 數(shù)字電平轉(zhuǎn)換為通訊接口的標(biāo)準(zhǔn)電平；光電隔離及結(jié)構(gòu)光電應(yīng)控制電路，接收控制元件發(fā)出的控制信號，通 過電耦的隔離，轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)光發(fā)生器的控制信號，通過MOS管控制結(jié)構(gòu)光 發(fā)生器的輸出和關(guān)閉。
9. 如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)裝置，其特征在于 所述的結(jié)構(gòu)光控制器還具有PWM占空比可調(diào)功能，控制結(jié)構(gòu)光發(fā)生器，從而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化當(dāng)被測對象較近或者用結(jié)構(gòu)光比較亮的部分進(jìn)行照射時，結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生的輸出電源的占空比降低，使結(jié)構(gòu)光的亮度降低；當(dāng)被測對象較遠(yuǎn)或者用結(jié)構(gòu)光比較暗的部分進(jìn)行照射時，結(jié)構(gòu)光控制器產(chǎn)生的輸出電源的占空比提高，使結(jié)構(gòu)光的亮度提高.
10. 如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)裝置，其特征在于-. 所述的結(jié)構(gòu)光控制器的占空比的周期小于CCD相機(jī)的掃描周期。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)光成像的增強(qiáng)方法和裝置，該方法通過疊加的方法來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光圖像的增強(qiáng)，步驟為使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；使用增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光成像裝置獲取不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像；將包含結(jié)構(gòu)光的背景圖像減去不含結(jié)構(gòu)光的背景圖像，獲得結(jié)構(gòu)光圖像；依次重復(fù)以上步驟獲得結(jié)構(gòu)光圖像；使用計算機(jī)對結(jié)構(gòu)光圖像進(jìn)行疊加，直至形成最終增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)光圖像。該裝置包括結(jié)構(gòu)光發(fā)生器、CCD照相機(jī)、計算機(jī)、結(jié)構(gòu)光控制器。該增強(qiáng)方法和裝置簡單方便、安全可靠，特別是能夠在開放式作業(yè)環(huán)境中減少背景干擾，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)光圖像效果，另外還能調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光的亮度，減少結(jié)構(gòu)光圖像的亮度變化，從而使結(jié)構(gòu)光圖像更加合理的增強(qiáng)。
文檔編號G05D25/02GK101241594SQ20071003719
公開日2008年8月13日 申請日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者勇 夏, 戈 戎, 方志宏, 熊新華, 陸敏健 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司