Extraction of laser stripe center on translucent glue strip surface

Qin-wei FU; Xuan DU; Yan ZHANG; Na LÜ; Wei TAO; Hui ZHAO

doi:10.37188/OPE.20212904.0701

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Extraction of laser stripe center on translucent glue strip surface

Modern Applied Optics | 更新时间：2021-05-12

- Extraction of laser stripe center on translucent glue strip surface
- Optics and Precision Engineering Vol. 29, Issue 4, Pages: 701-709(2021)
- 作者机构：
  
  上海交通大学仪器科学与工程系，上海 200240
  2.上海航天技术研究院，上海 201109
- 作者简介：
  
  E-mail： huizhao@sjtu.edu.cn
- 基金信息：
- DOI：10.37188/OPE.20212904.0701
  CLC： TN248;TP391.4
- Received：18 September 2020，
  
  Revised：29 October 2020，
  
  Published：15 April 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
符钦伟,杜宣,张燕等.半透明胶条表面光条中心线提取[J].光学精密工程,2021,29(04):701-709.

FU Qin-wei,DU Xuan,ZHANG Yan,et al.Extraction of laser stripe center on translucent glue strip surface[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(04):701-709.
符钦伟,杜宣,张燕等.半透明胶条表面光条中心线提取[J].光学精密工程,2021,29(04):701-709. DOI： 10.37188/OPE.20212904.0701.

FU Qin-wei,DU Xuan,ZHANG Yan,et al.Extraction of laser stripe center on translucent glue strip surface[J].Optics and Precision Engineering,2021,29(04):701-709. DOI： 10.37188/OPE.20212904.0701.

摘要

为了解决传统激光条纹中心线提取方法不适用于半透明物体的问题、实现对半透明胶条的轮廓精确测量，研究了半透明胶条表面光条中心线提取算法。对比分析了不透明胶条和半透明胶条的激光条纹成像机理。通过研究半透明胶条激光条纹的一维灰度序列，说明了直接反射分量和次表面散射分量的波峰分布差异。最后提出了半透明胶条表面光条中心线提取算法，首先扫描激光条纹的一维灰度序列；然后采用数学形态学方法，根据波峰灰度值大小及分布位置差异提取得到直接反射分量；最后，采用灰度重心法对灰度序列中的直接反射分量开窗提取亚像素中心位置坐标，连续扫描获得光条中心线。实验结果表明，本文方法有效排除了次表面散射的干扰，提取光条中心线的平均误差达到3.197 pixel，二次曲线拟合后的平均误差为0.714 pixel，优于直接采用灰度重心法提取光条中心线。本文方法能够有效提取半透明胶条表面光条中心线，为工业现场半透明胶条的轮廓测量奠定了基础。

Abstract

To solve the problem of unsuitability of the traditional laser stripe centerline extraction method for translucent objects， this study examines the extraction algorithm of laser stripe center on translucent strip surface to realize accurate measurement of the contour of the translucent strip. First， a comparative analysis of the laser stripes imaging mechanism of opaque and translucent glue strip was performed. Then， the one-dimensional gray-scale sequence of the translucent glue strip laser stripe was analyzed， and the difference in the peak distribution of the direct reflection component and the subsurface scattering component was elucidated， based on which the algorithm for extracting the laser stripe center of the translucent glue surface was proposed. The one-dimensional gray-scale sequence of the laser stripe was scanned and then the direct reflection component was extracted using mathematical morphology based on the value and distribution of the gray value peak. Finally， the gray barycenter method was used to windowing the direct reflection components in the gray sequence to extract the sub-pixel center position coordinates； the laser stripe center could be obtained via continuous scanning. Experimental results show that the average error of the laser stripe center extraction method reaches 3.197 pixels， and the average error after quadratic curve fitting is 0.714 pixels， which is better than the gray barycenter method without pretreatment. The proposed method can effectively extract the laser stripe center of translucent glue strip surface， which can help in laying the foundation for the contour measurement of translucent glue strip in the industrial field.

关键词

Keywords

references

邱志成，肖骏 . 线结构光视觉系统标定新法及其振动测控应用［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 1 ）： 230 - 240 .

QIU ZH CH ， XIAO J . New calibration method of line structured light vision system and application for vibration measurement and control ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 1 ）： 230 - 240 . （in Chinese）

樊晶晶，马骊群，孙安斌，等 . 模式向量法提取点云数据线轮廓点［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 7 ）： 1640 - 1648 .

FAN J J ， MA L Q ， SUN A B ， et al . Extraction of line contour points from point cloud data using pattern vector method ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 7 ）： 1640 - 1648 . （in Chinese）

熊会元，宗志坚，陈承鹤 . 线结构光条纹中心的全分辨率精确提取［J］. 光学精密工程， 2009 ， 17 （ 5 ）： 1057 - 1062 .

XIONG H Y ， ZONG ZH J ， CHEN CH H . Accurately extracting full resolution centers of structured light stripe ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2009 ， 17 （ 5 ）： 1057 - 1062 . （in Chinese）

STEGER C . An unbiased detector of curvilinear structures ［J］. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence ， 1998 ， 20 （ 2 ）： 113 - 125 .

贾倩倩，王伯雄，罗秀芝 . 光切法形貌测量中光条中心的亚像素提取［J］. 光学精密工程， 2010 ， 18 （ 2 ）： 390 - 396 .

JIA Q Q ， WANG B X ， LUO X ZH . Extraction of central positions of light stripe in sub-pixel in 3D surface measurement based on light sectioning method ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2010 ， 18 （ 2 ）： 390 - 396 . （in Chinese）

田庆国，葛宝臻，李云鹏，等 . 利用轮廓线多边形表示实时提取光带中心线［J］. 光学精密工程， 2012 ， 20 （ 6 ）： 1357 - 1364 .

TIAN Q G ， GE B ZH ， LI Y P ， et al . Real-time extraction of light stripe central line based on contour polygonal representation ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2012 ， 20 （ 6 ）： 1357 - 1364 . （in Chinese）

刘振，李声，冯常 . 基于互相关算法的激光条纹中心提取［J］. 中国激光， 2013 ， 40 （ 5 ）： 0508004 .

LIU ZH ， LI SH ， FENG CH . Laser stripe center extraction based on cross-correlation algorithm ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2013 ， 40 （ 5 ）： 0508004 . （in Chinese）

杨毅，闫兵，董大伟，等 . 基于二次平滑算法的线结构光中心线提取方法［J］. 激光与光电子学进展， 2020 ， 57 （ 10 ）： 309 - 315 .

YANG Y ， YAN B ， DONG D W ， et al . Method for extracting the centerline of line structured light based on quadratic smoothing algorithm ［J］. Laser & Optoelectronics Progress ， 2020 ， 57 （ 10 ）： 309 - 315 . （in Chinese）

蔡怀宇，冯召东，黄战华 . 基于主成分分析的结构光条纹中心提取方法［J］. 中国激光， 2015 ， 42 （ 3 ）： 0308006 .

CAI H Y ， FENG ZH D ， HUANG ZH H . Centerline extraction of structured light stripe based on principal component analysis ［J］. Chinese Journal of Lasers ， 2015 ， 42 （ 3 ）： 0308006 . （in Chinese）

刘剑，刘丽华 . 基于海森矩阵与区域增长的激光条纹中心提取［J］. 激光与光电子学进展， 2019 ， 56 （ 2 ）： 021203 .

LIU J ， LIU L H . Laser stripe center extraction based on hessian matrix and regional growth ［J］. Laser & Optoelectronics Progress ， 2019 ， 56 （ 2 ）： 021203 . （in Chinese）

USAMENTIAGA R ， MOLLEDA J ， GARCÍA D F . Fast and robust laser stripe extraction for 3D reconstruction in industrial environments ［J］. Machine Vision and Applications ， 2012 ， 23 （ 1 ）： 179 - 196 .

杨尉 . 结构光光条中心提取方法研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2009 ： 6 - 10 .

YANG W . Research on Method for Extracting Center of Structured Light stripe ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2009 ： 6 - 10 . （in Chinese）

MUKAIGAWA Y ， YAGI Y ， RASKAR R . Analysis of light transport in scattering media ［C］. 2010 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition . June 13-18， 2010 ， San Francisco， CA， USA . IEEE ， 2010 ： 153 - 160 .

HOLROYD M ， LAWRENCE J . An analysis of using high-frequency sinusoidal illumination to measure the 3D shape of translucent objects ［C］. CVPR 2011 . June 20-25， 2011 ， Colorado Springs， CO， USA. IEEE ， 2011： 2985 - 2991 .

王树文，闫成新，张天序，等 . 数学形态学在图像处理中的应用［J］. 计算机工程与应用， 2004 ， 40 （ 32 ）： 89 - 92 .

WANG SH W ， YAN CH X ， ZHANG T X ， et al . Application of mathematical morphology in image processing ［J］. Computer Engineering and Applications ， 2004 ， 40 （ 32 ）： 89 - 92 . （in Chinese）

IHRKE I ， KUTULAKOS K N ， LENSCH H P A ， et al . Transparent and specular object reconstruction ［J］. Computer Graphics Forum ， 2010 ， 29 （ 8 ）： 2400 - 2426 .

Views

958

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Deflectometric measurement technology for optical surfaces： principles， challenges， and prospects（invited）

Precision three-dimensional measurement method of telecentric imaging based on calibration parameter correction

YOLOv8 model-based additive manufacturing micro porosity defect detection and its dimension measurement

Grating interferometric precision nanometric measurement technology

Hole feature detection for aircraft parts by integrating visual saliency and group decision making

Related Author

ZHANG Xiangchao

NIU Xingman

HAO Siyuan

LANG Wei

LI Pingfeng

LIU Ruiyang

ZHANG Zonghua

LI Wenjie

Related Institution

College of Mechanical Engineering， Hebei University of Technology

School of Information Science and Technology， Fudan University

Guilin Changhai Development Limited Company

Digital Laser Imaging and Display Engineering Research Center of Ministry of Education

Key Laboratory of Guangxi Manufacturing System and Advanced Manufacturing Technology （School of Mechanical and Electrical Engineering， Guilin University of Electronic Science and Technology ）

AI问答

Address：No.3888 Dong Nanhu Road, Changchun, Jilin, China Postal code：130033
Tel：0431-86176855 Email：gxjmgc@ciomp.ac.cn
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 吉ICP备11002662号-17 京公网安备11010802024621
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰