中小型物体全角度下目标提取系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种中小型物体全角度下目标提取系统，本目标提取系统包括：以待测物为中心设有若干立体视觉图像传感器模块对待测物进行全角度拍摄，并且将图像发送至图像处理器模块；立体视觉图像传感器模块为六个，且分别位于待测物上、下，左、右和前、后六个方位；所述立体视觉图像传感器模块包括：两个构成双目的图像传感器，位于双目之间设有光源；所述图像处理器模块适于控制各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，以拍摄待测物相应方向的照明图像。

【技术实现步骤摘要】
中小型物体全角度下目标提取系统
本技术涉及目标提取与三维测量
，是一种针对中小型物体进行全角度下目标纹理与轮廓提取的装置。
技术介绍
光学非接触式三维测量技术一般需要在全角度范围内对待测物进行测量(此处全角度指以待测物为中心的4π立体角)，以得到完整的待测物三维轮廓，其一般采用图像传感器进行测量，为减小噪声或提高计算速度等目的，需要在图像中提取待测目标。在图像中进行待测目标的提取，根据主要技术路线可分为基于全局的提取方法、基于边缘的提取方法和基于区域的提取方法等三大类。基于全局的提取算法(如灰度门限法)，通过图像总体特征(如灰度直方图)对图像进行阈值分割，以提取出待测目标。基于边缘的提取方法，首先使用边缘提取算子进行边界提取，在此基础上再进行目标提取。基于区域的提取算法(如分水岭算法等)，基于局部特征(如灰度、灰度矩等)进行目标提取。这些算法在应用中，容易受到环境中的光照、阴影、复杂背景等不可控制因素的影响，目标提取的鲁棒性受到限制。为了快速、准确地提取待测目标，一般辅以主动光照明，减少环境中不可控因素的影响。照明时按照光源与图像传感器的相对位置，分为明场照明和暗场照明等方式。其中明场照明可以有效地突出待测物表面纹理信息，但是不利于提取待测物边缘信息；暗场照明能够突出待测物的边缘轮廓，但是会丢失待测物表面的纹理信息。目前，一些三维测量设备中已采用暗场照明以提高图像中待测目标提取的鲁棒性，如脚型轮廓测量仪，但该装置只实现了某一方位下的待测目标轮廓的提取。此外，为实现全角度下待测目标的表面纹理与边缘轮廓信息提取，一些装置将待测物置于旋转装置上，通过待测物或测量探头不断旋转，实现全角度测量，但是此类方法引入旋转机构，大大增加了装置的复杂性；同时受限于旋转速度等因素，无法实时对被测物进行目标提取或三维测量。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种中小型物体全角度下目标提取系统，为后续全角度目标提供各角度拍摄的图像素材。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种中小型物体全角度下目标提取系统，包括：以待测物为中心设有若干立体视觉图像传感器模块对待测物进行全角度拍摄，并且将图像发送至图像处理器模块；立体视觉图像传感器模块为六个，且分别位于待测物上、下，左、右和前、后六个方位；所述立体视觉图像传感器模块包括：两个构成双目的图像传感器，位于双目之间设有光源；所述图像处理器模块适于控制各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，以拍摄待测物相应方向的照明图像。进一步，各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，即所有光源分别点亮，依次拍摄待测物各个方向上的明场照明图像；左、右和前、后四个方位的光源均点亮，上、下两个方位的光源关闭，通过上、下立体视觉图像传感器模块拍摄待测物在上、下方向上的暗场照明图像；上、下和前、后四个方位的光源均点亮，左、右两个方位的光源关闭，通过左、右立体视觉图像传感器模块拍摄待测物在左、右方向上的暗场照明图像；上、下和左、右四个方位的光源均点亮，前、后两个方位的光源关闭，通过前、后立体视觉图像传感器模块拍摄待测物在前、后方向上的暗场照明图像；其中将各照明图像发送至图像处理器模块。进一步，所述图像处理器模块适于通过暗场照明图像得到黑白掩模图像，并将同一图像传感器拍摄的明场照明图像与黑白掩模图像进行融合，以得到同时包含纹理信息与轮廓信息的待测物提取图像；通过获取各角度的待测物提取图像，以得到全角度下的目标图像。本技术的有益效果是：(1)本技术采用立体视觉图像传感器模块和光源组成合理的空间布局，针对中小型物体，可有效实现对待测物的全角度测量；可以根据待测物的几何特点，增加或减少立体视觉图像传感器模块与光源的数量，以更好的配合待测物体从需要的方位对待测物进行目标提取。(2)光源的亮暗可控，通过快速序列闪光，结合立体视觉图像传感器的同步抓拍，可在不明显损失测量速度的前提下，将明场与暗场照明有机结合，便于后续实现全角度下待测目标表面纹理与边缘轮廓的同步提取。(3)本技术的目标提取系统无运动机构，不会引入额外的机械误差等。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的目标提取系统的结构示意图；图2是明场照明图像示例；图3是暗场照明图像示例；图4是初始的边缘图像；图5是处理后的边缘图像；图6是黑白掩模图像；图7是最终提取结果。具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。本技术提出了一种针对中小型物体的全角度目标提取系统，其合理设计图像传感器与光源的布局，并通过快速序列闪光拍照的方式实现明场与暗场照明方式的结合；本系统可以在三维测量领域具有非常广泛的应用。本实施例提供了一种目标提取系统，包括：以待测物为中心设有若干立体视觉图像传感器模块对待测物进行全角度拍摄，并且将图像发送至图像处理器模块；所述图像处理器模块适于通过图像对待测物进行目标提取，以获得全角度下的目标图像。所述图像处理器模块例如但不限于采用DSP芯片，如TMS320F28335芯片。所述立体视觉图像传感器模块的个数和位置可根据待测物的具体特性进行更改，具体的，立体视觉图像传感器模块的数量，可根据被测物的几何特性，增加或减少；增加或减少的规律为：若待测物在上、下，左、右和前、后六个方向中的某一个方向上表面积较小，则可移除该方位上的立体视觉图像传感器模块；若待测物在上、下，左、右和前、后六个方向中的某两个方向间的朝向上，表面积较大，则在此朝向的方位上增加立体视觉图像传感器模块。作为目标提取系统的一种可选的实施方式：在图1中101、102、103、104、105、106分别为上、下、左、右、前、后位置的立体视觉图像传感器模块；401为待测物体；201、211、202、212、203、213、204、214、205、215、206、216均为图像传感器，301、302、303、304、305、306分别为光源。立体视觉图像传感器模块为六个，且分别位于待测物上、下，左、右和前、后六个方位；所述立体视觉图像传感器模块包括：两个构成双目的图像传感器，位于双目之间设有光源；所述图像处理器模块适于控制各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，以拍摄待测物相应方向的照明图像。其中，光源例如但不限于采用LED光源，且光源的发光角度与图像传感器的视场角相等或接近，以提高照明效率。LED光源的开关可由图像处理器模块程序化控制，快速开启或关闭，即控制各个LED光源依次组合闪烁，同时所有图像传感器模块同步拍摄待测物的明场照明图像和暗场照明图像。各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，即所有光源分别点亮，则依次拍摄待测物六个方向上的明场照明图像；左、右和前、后四个方位的光源均点亮，上、下两个方位的光源关闭，通过上、下立体视觉图像传感器模块拍摄待测物在上、下方向上的暗场照明图像；上、下和前、后四个方位的光源均点亮，左、右两个方向上的光源关闭，通过左、右立体视觉图像传感器模块拍摄待测物在左、右方向上的暗场照明图像；上、下和左、右四个方位的光源均点亮，前、后两个方向上的光源关闭，通过前、后立体视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中小型物体全角度下目标提取系统，其特征在于，包括：以待测物为中心设有若干立体视觉图像传感器模块对待测物进行全角度拍摄，并且将图像发送至图像处理器模块；立体视觉图像传感器模块为六个，且分别位于待测物上、下，左、右和前、后六个方位；所述立体视觉图像传感器模块包括：两个构成双目的图像传感器，位于双目之间设有光源；所述图像处理器模块适于控制各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，以拍摄待测物相应方向的照明图像。

【技术特征摘要】
1.一种中小型物体全角度下目标提取系统，其特征在于，包括：以待测物为中心设有若干立体视觉图像传感器模块对待测物进行全角度拍摄，并且将图像发送至图像处理器模块；立体视觉图像传感器模块为六个，且分别位于待测物上、下，左、右和前、后六个方位；所述立体视觉图像传感器模块包括：两个构成双目的图像传感器，位于双目之间设有光源；所述图像处理器模块适于控制各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，以拍摄待测物相应方向的照明图像。2.根据权利要求1所述的中小型物体全角度下目标提取系统，其特征在于，各立体视觉图像传感器模块中的光源组合点亮或关闭，即所有光源分别点亮，依次拍摄待测物各个方向上的明场照明图像；左、右和前、后四个方位的光源均点亮，上、下两个方位的光源关闭，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云鹏，石俊锋，张福根，
申请(专利权)人：浙江大学常州工业技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏,32