凹凸字符提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种凹凸字符提取方法及系统，其中方法包括步骤：经待测物体反射的密集条纹图像进行傅立叶变换，找到载波；对原始图像的频域图进行滤波处理，只保留直线弯曲信息；滤波后的图像分别与载波空域图、正交载波空域图相乘，分别得到两幅图片，分别对图片进行傅立叶变换，只保留直流和低频成分，去掉高频及载波成分，再进行傅立叶反变换，分别得到两幅包含有凸凹字符的图片；对两幅图片取模值，计算得到最后的凸凹字符图片，并滤除直流和极低频分量，消除物体表面翘曲和摆放角度的影响。本发明专利技术采用傅立叶正反变换为核心，具有处理的整体性，不容易受局部噪声干扰，具有很强的适应性。

Method and system for extracting concave convex characters

The invention discloses a method and a system for extracting character, wherein the method comprises the following steps: by Fu Liye transform, dense fringe image reflected by the object to be measured to find the carrier; frequency domain of the original image are filtered, retaining only the linear bending information; filtered images respectively and spatiogram, orthogonal carrier carrier spatiogram by two images were obtained, respectively, Fu Liye transform to the picture, only DC and low frequency components, and removes the high frequency carrier component, inverse Fu Liye transform again, get two amplitude contains the convex concave character images; pictures of the two modulo value calculated by the last punch character images, and filtering DC and low frequency components, eliminate the influence of surface warping and the placing angle. The invention adopts the Fu Liye positive and negative transformation as the core, has the integrity of processing, is not easy to be disturbed by local noise, and has strong adaptability.

【技术实现步骤摘要】
凹凸字符提取方法及系统
本专利技术涉及凹凸字符提取方法，尤其涉及一种凹凸字符提取方法及系统。
技术介绍
在物体表面用高对比度涂料喷印字符，然后用计算机自动拍照识别，已经广泛应用在仓储、运输、生产管理过程中。由于涂料喷印字符在运输与存放过程中容易因外界原因导致损毁，造成字符识别困难。在很多场合，直接在物体表面用激光、等离子体、模压等方法刻印凸凹字符。这种凸凹字符稳定性好，不容易损毁。但由于字符与物体是同一材料，造成对比度低，难于被计算机提取识别。为了从图像中提取低对比度字符，很多软件算法被提出来。这些算法对环境照明有特定的要求，也对物体表面的污损情况要求很高，实际使用效果并不理想。凸凹字符在色度上由于与物体背景只存在很小的差异，但人眼在观察的时候还是可以很顺利的辨别出其中的字符，从光学的角度来说，人眼是双目视觉，是立体的，这就是人眼容易辨别出字符的主要原因。图像本质上是二维信息，试图从中恢复三维的凸凹字符信息是困难的，这是软件算法很难实用的根本原因。一种方法是使用摩尔条纹提取凸凹字符，凸凹字符会引起摩尔条纹灰度发生改变，灰度信息就体现了凸凹字符的三维特征。由于使用灰度处理，容易受外界光照和物体本身色彩的影响。在使用过程中，往往需要在凸凹字符附近放置摩尔条纹板，很难远距离使用，对使用环境要求较高。还有一种方法是使用线激光器，在物体表面照射一条激光线，然后用线阵CCD接收反射的激光线。如果由于凸凹字符使激光线弯曲，将不能被线阵CCD接收，从而提取出凸凹字符。这种方法对线激光器、线阵CCD、物体摆放有严格的要求。还需要有移动装置，使线激光器、线阵CCD能扫描整个物体表面，才能完成字符提取，提取速度慢，机构复杂，限制了使用范围。本专利技术的提取刻印在物体表面的凸凹字符的方法，只需要一台普通的面阵型CCD照相机，一台普通的投影仪，一台信息处理装置(普通电脑即可)，就可以完成凸凹字符提取。对环境照明，物体的摆放关系、距离都没有严格的要求，容易推广使用。当然可以开发类似工作原理的专用装置，进一步提高系统的精度、分辨率及针对特定使用环境。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中提取物体表面的凹凸字符时受距离限制或者对物体摆放位置要求苛刻的缺陷，提供一种对环境照明，物体的摆放关系、距离都没有严格的要求，容易推广使用的凹凸字符提取方法及装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种凹凸字符提取方法，包括以下步骤：通过投影仪对待测物体照射密集直线条纹，该待测物体上刻有凹凸字符，照相机拍摄经待测物体反射的密集条纹的原始图像P(x,y)；对原始图像P(x,y)进行傅立叶变换，得到原始图像的频域图F(u,v)，找到载波，对载波进行傅立叶反变换，得到密集直线条纹的空域图S(x,y)；对载波相移90°，得到正交载波，对正交载波进行傅立叶反变换，得到一幅密集直线条纹的空域图C(x,y)；对原始图像的频域图F(u,v)进行滤波处理，只保留载波附近的频率成分，滤波后再进行傅立叶反变换得到滤波后的图像Q(x,y)，图像Q(x,y)中只保留了直线弯曲信息，物体表面的灰度信息都被去掉；滤波后的图像Q(x,y)分别与载波空域图S(x,y)、正交载波空域图C(x,y)相乘，分别得到两幅图片A(x,y)和B(x,y)，A(x,y)=Q(x,y)×S(x,y)，B(x,y)=Q(x,y)×C(x,y)；分别对图片A(x,y)、B(x,y)进行傅立叶变换，只保留直流和低频成分，去掉高频及载波成分，再进行傅立叶反变换，分别得到两幅包含有凸凹字符的图片X(x,y)、Y(x,y)；对两幅图片取模值，得到图片M(x,y)，M(x,y)=；计算得到最后的凸凹字符图片Z(x,y)=Y(x,y)/M(x,y)，图片Z(x,y)是三维图片，数值范围在+/-1之间，正号表示凸起，负号表示凹下，绝对值则表示凸凹程度，与光照色彩情况无关；对三维凸凹字符图片Z(x,y)再进行傅立叶滤波，得到对应的频域图，去掉直流及其附近极低频成分，再进行傅立叶变换反变换回凸凹字符图片Z(x,y)，克服物体表面翘曲和摆放角度的影响。本专利技术所述的方法中，照相机以一定角度拍摄待测物体表面反射的密集直线条纹，所拍摄到的图像中显示有直线条纹遇到凸凹字符引起的弯曲。本专利技术所述的方法中，投影仪照射的密集直线条纹不局限为可见光。本专利技术还提供一种凹凸字符提取系统，包括：投影仪，用于对待测物体照射密集直线条纹，该待测物体上刻有凹凸字符；照相机，用于拍摄经待测物体反射的密集条纹图像P(x,y)；以及图像信息处理装置，用于对图像P(x,y)进行数据处理，具体用于对图像P(x,y)进行傅立叶变换，得到原始图像的频域图F(u,v)，找到载波，对载波进行傅立叶反变换，得到密集直线条纹的空域图S(x,y)；对载波相移90°，得到正交载波，对正交载波进行傅立叶反变换，得到一幅密集直线条纹的空域图C(x,y)；对原始图像的频域图F(u,v)进行滤波处理，只保留载波附近的频率成分，再进行傅立叶反变换得到滤波后的图像Q(x,y)，图像Q(x,y)中只保留了直线弯曲信息，物体表面的灰度信息都被去掉；该图像信息处理装置还用于将滤波后的图像Q(x,y)分别与载波空域图S(x,y)、正交载波空域图C(x,y)相乘，分别得到两幅图片A(x,y)和B(x,y)，A(x,y)=Q(x,y)×S(x,y)，B(x,y)=Q(x,y)×C(x,y)；分别对图片A(x,y)、B(x,y)进行傅立叶变换，只保留直流和低频成分，去掉高频及载波成分，再进行傅立叶反变换，分别得到两幅包含有凸凹字符的图片X(x,y)、Y(x,y)；对两幅图片取模值，得到图片M(x,y)，M(x,y)=；计算得到最后的凸凹字符图片Z(x,y)=Y(x,y)/M(x,y)，图片Z(x,y)是三维图片，数值范围在+/-1之间，正负号表示凸起还是凹下，绝对值则表示凸凹程度，与光照色彩情况无关；对三维凸凹字符图片Z(x,y)再进行傅立叶滤波，得到对应的频域图，去掉直流及其附近极低频成分，再进行傅立叶变换反变换回凸凹字符图片Z(x,y)，克服物体表面翘曲和摆放角度的影响。本专利技术所述的系统中，照相机以一定角度拍摄待测物体表面反射的密集直线条纹，所拍摄到的图像中显示有直线条纹遇到凸凹字符引起的弯曲。本专利技术所述的系统中，投影仪照射的密集直线条纹不局限为可见光。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术只使用一张图像就可以解算出凸凹字符三维信息，提取凸凹字符。处理速度快，不受光照和物体表面污损情况影响，最大限度地保证了提取的准确性和实时性。对投影装置、照相装置的性能、摆放位置、距离、使用环境没有过高的要求，普通计算机也能满足算法对性能的要求。算法采用傅立叶正反变换为核心，具有处理的整体性，不容易受局部噪声干扰，具有很强的适应性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例凹凸字符提取方法的处理流程图；图2是本专利技术实施例凹凸字符提取系统的总体结构示意图；图3是本专利技术一个实施例中投影仪对钢板投射密集直线条纹后所拍摄的图像；图4是本专利技术一个实施例中图像的二维傅立叶变换后频谱分布图；图5是本专利技术一个实施例中计算生成的密集直线条纹图；图6是本专利技术一个实施例中对原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凹凸字符提取方法，其特征在于，包括以下步骤：通过投影仪对待测物体照射密集直线条纹，该待测物体上刻有凹凸字符，照相机拍摄经待测物体反射的密集条纹的原始图像P(x,y)；对原始图像P(x,y)进行傅立叶变换，得到原始图像的频域图F(u,v)，找到载波，对载波进行傅立叶反变换，得到密集直线条纹的空域图S(x,y)；对载波相移90°，得到正交载波，对正交载波进行傅立叶反变换，得到一幅密集直线条纹的空域图C(x,y)；对原始图像的频域图F(u,v)进行滤波处理，只保留载波附近的频率成分，滤波后再进行傅立叶反变换得到滤波后的图像Q(x,y)，图像Q(x,y)中只保留了直线弯曲信息，物体表面的灰度信息都被去掉；滤波后的图像Q(x,y)分别与载波空域图S(x,y)、正交载波空域图C(x,y)相乘，分别得到两幅图片A(x,y)和B(x,y)，A(x,y) = Q(x,y)×S(x,y)，B(x,y) = Q(x,y)×C(x,y)；分别对图片A(x,y)、B(x,y)进行傅立叶变换，只保留直流和低频成分，去掉高频及载波成分，再进行傅立叶反变换，分别得到两幅包含有凸凹字符的图片X(x,y)、Y(x,y)；对两幅图片取模值，得到图片M(x,y)，M(x,y)=...

【技术特征摘要】
1.一种凹凸字符提取方法，其特征在于，包括以下步骤：通过投影仪对待测物体照射密集直线条纹，该待测物体上刻有凹凸字符，照相机拍摄经待测物体反射的密集条纹的原始图像P(x,y)；对原始图像P(x,y)进行傅立叶变换，得到原始图像的频域图F(u,v)，找到载波，对载波进行傅立叶反变换，得到密集直线条纹的空域图S(x,y)；对载波相移90°，得到正交载波，对正交载波进行傅立叶反变换，得到一幅密集直线条纹的空域图C(x,y)；对原始图像的频域图F(u,v)进行滤波处理，只保留载波附近的频率成分，滤波后再进行傅立叶反变换得到滤波后的图像Q(x,y)，图像Q(x,y)中只保留了直线弯曲信息，物体表面的灰度信息都被去掉；滤波后的图像Q(x,y)分别与载波空域图S(x,y)、正交载波空域图C(x,y)相乘，分别得到两幅图片A(x,y)和B(x,y)，A(x,y)=Q(x,y)×S(x,y)，B(x,y)=Q(x,y)×C(x,y)；分别对图片A(x,y)、B(x,y)进行傅立叶变换，只保留直流和低频成分，去掉高频及载波成分，再进行傅立叶反变换，分别得到两幅包含有凸凹字符的图片X(x,y)、Y(x,y)；对两幅图片取模值，得到图片M(x,y)，M(x,y)=；计算得到凸凹字符图片Z(x,y)=Y(x,y)/M(x,y)，图片Z(x,y)是三维图片，数值范围在+/-1之间，正号表示凸起，负号表示凹下，绝对值则表示凸凹程度，与光照色彩情况无关；对三维凸凹字符图片Z(x,y)再进行傅立叶滤波，得到对应的频域图，滤除直流及极低频成分，再进行傅立叶变换反变换回凸凹字符图片Z(x,y)，克服物体表面翘曲和摆放角度的影响。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，照相机以一定角度拍摄待测物体表面反射的密集直线条纹，所拍摄到的图像中显示有直线条纹遇到凸凹字符引起的弯曲。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，投影仪照射的密集直线条纹不局限为可见光。4.一种凹凸字符提取系统，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟庆，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42