Correção de imagem de distorção de projeção em perspectiva de superfície cilíndrica em poses arbitrárias

DUAN Zhiwei ,  

XIA Xiaohua ,  

HE Pengcheng ,  

HU Peng ,  

摘要

A visão computacional é um meio importante para detectar defeitos na superfície de objetos cilíndricos. A distorção da projeção em perspectiva das imagens de objetos cilíndricos é fácil de corrigir, mas as condições de captura são muito rigorosas, e o estado inclinado é a norma na inspeção visual de objetos cilíndricos. Para o problema da distorção e deformação causadas pela projeção em perspectiva da superfície cilíndrica em poses arbitrárias, propõe-se um método de correção de imagem baseado na estimativa da pose da superfície cilíndrica. O método baseia-se na extração das linhas de borda dos dois lados da imagem do cilindro, utilizando o raio do cilindro e os parâmetros do sistema de imagem para estimar a relação de pose entre a superfície cilíndrica e a câmera. Através de um algoritmo iterativo de otimização de passo variável para a pose da superfície cilíndrica, obtém-se o cálculo preciso da pose. Com base nisso, constrói-se a correspondência entre os pontos da malha subdividida da superfície cilíndrica e as coordenadas dos pixels da imagem original, depois a superfície é desenrolada em um plano, estabelece-se a correspondência entre os pontos da malha desenrolada e as coordenadas dos pixels da imagem corrigida, criando assim uma relação de mapeamento entre os pixels da imagem corrigida e os pixels da imagem original. A imagem original é reamostrada para obter a imagem corrigida. Os resultados experimentais mostram que o erro médio de distância para a estimativa da pose da superfície cilíndrica é de 0,3 mm, o erro médio angular é de 0,60°; o desvio padrão médio da distância entre pontos angulares adjacentes na imagem de um cilindro com padrão de tabuleiro de xadrez diminuiu de 12,2 pixels antes da correção para 0,8 pixels após a correção; as imagens de cenas reais corrigidas podem reconhecer efetivamente o texto na superfície cilíndrica, o erro de medição de defeitos na superfície cilíndrica não excede 0,1 mm. A imagem corrigida do objeto cilíndrico elimina a distorção da projeção inclinada da superfície cilíndrica e a deformação da perspectiva “maior perto, menor longe”, validando a eficácia do método proposto.

关键词

visão computacional;correção de imagem;superfície cilíndrica em poses arbitrárias;distorção de projeção em perspectiva;estimação de pose

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