一种激光线点云生成方法、装置及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光线点云生成方法、装置及计算机可读存储介质，属于工业机器视觉中的点云生成技术领域。本申请实施例通过使用长中短三种曝光时间从高到低依次曝光至少2N+1个拍摄的激光线；提取所获取各图像的激光线像素点；将激光线分为暗区点集和亮区点集；然后对激光段分类为标准段、过宽段和稀疏段；并复原激光线；通过坐标转换关系将激光线转换为点云，生成点云信息。如此，本申请通过多次对激光线曝光成像，可以应对光照更复杂的操作环境；将激光线分类，并分段分区单独矫正，能获得更准确的激光中线坐标，从而获得更准确的点云。从而获得更准确的点云。从而获得更准确的点云。

【技术实现步骤摘要】
一种激光线点云生成方法、装置及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及工业机器视觉中的点云生成
，尤其涉及一种激光线点 云生成方法、装置及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]基于激光引导的焊缝跟踪技术已经在工业焊接中大量应用，该系统包括一 套由激光器和相机组成的成像系统。该系统的工作原理是：首先采用激光器扫 描工件，然后再用相机拍摄激光线以获得激光线在图像上的坐标，最后通过相 机和机器人的标定关系将激光线图像坐标转换为点云。
[0003]然而，传统的激光线生成点云的方法，需要根据场景(工件及背景)的辐 照调整相机曝光，如此才能使激光线的成像清晰精确。然而现有该方法面临的 问题：当场景辐照跨度较大的复杂环境(即明暗差距较大)时，单次曝光无法 在明、暗区域都获得清晰的激光线的成像，无法获取准确点云。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种激光线点云生成方法、装置及计算 机可读存储介质激光线点云生成方法，旨在能解决复杂环境下，激光线成像不 清晰，无法获取准确点云的问题。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术的第一方面提供一种激光线点云生成方法，包括如下步骤：
[0007]使用长中短三种曝光时间从高到低依次曝光至少2N+1个拍摄的激光线；N 为自然数；
[0008]提取所获取各图像的激光线像素点；
[0009]将激光线分段，具体分为暗区点集和亮区点集；
[0010]对激光段分类；
[0011]复原激光线；
[0012]通过坐标转换关系将激光线转换为点云，生成点云信息。
[0013]在一些实施例中，所述将激光线分段，具体分为暗区点集和亮区点集步骤 包括：
[0014]遍历激光点集cell
i
中各点，如果当前点p(x,y)与点集内任意一点八邻域内 连通，则将该点加入亮区点集list1，否则加入暗区点集list2；
[0015]对亮区点集list1内的连通域进行腐蚀，若腐蚀后连通域的像素个数过少， 则将该连通域内的点移入暗区点集list2；
[0016]对亮区点集list1内的连通域进行膨胀操作；膨胀后连通域的边界向外扩 张，若膨胀像素与暗区点集list2内的点重叠，则将重叠的像素从暗区点集list2 移入亮区点集list1。
[0017]在一些实施例中，所述对激光段分类包括：
[0018]亮区点集list1分类，计算list1内各光带的宽度，若宽度小于宽度阈值， 则将该段标记为标准段，否则标记为过宽段；
[0019]暗区点集list2分类，计算list2内各段点集的密度，若密度大于密度阈 值，则将该段标记为标准段，否则记为稀疏段。
[0020]在一些实施例中，所述暗区点集list2分类包括步骤：
[0021]将暗区点集list2内的离散点分为若干个点集seti，一个点集代表一道光 带；
[0022]将暗区点集list2内的离散点按照x坐标从小到大排序，将x方向距离小 于n个像素的点分为同一个点集set；
[0023]计算每段光带的点集密度；
[0024][0025]光带体积＝光带长度*光带宽度
[0026]光带长度length_set＝coordinate_xMax
‑
coordinate_xMin
[0027]光带宽度width_set＝coordinate_yMax
‑
coordinate_yMin
[0028]其中，每个点集set的最大x坐标coordinate_xMax，最小x坐标 coordinate_xMin；最大y坐标coordinate_yMax以及最小y坐标 coordinate_yMin；
[0029]设置密度阈值th_density,如果当前set的密度大于密度阈值，则将该set 标记为标准段，否则标记为稀疏段；
[0030]将当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
中的标准段提取中线；并将中线加 入最终的激光线像素点集。
[0031]在一些实施例中，所述复原激光线包括：
[0032]复原当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
中的稀疏段；
[0033]调整当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
的过宽段。
[0034]在一些实施例中，所述复原当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
中的稀疏 段包括：
[0035]提取img1～img
n
暗区点集list2中的标准段中线，若多张图的暗区点集都为 标准段，则采用点集密度更高的作为标准段；
[0036]提取光带中线line；
[0037]降低img
n+1
的灰度阈值，重新获取激光点集cell
n+1
，并确定稀疏段以及计算稀 疏段的点密度；
[0038]计算激光点集cell
n+1
的点与中线上各点的距离并求出其中的最小距离，用最 小距离与距离阈值比较判断，若最小距离小于距离阈值，则将该点加入对应的 稀疏段set
n+1
；
[0039]重新计算稀疏段set
n+1
的密度，若达到标准则将set
n+1
加入标准点集；
[0040]如密度不达标，则再次降低灰度阈值重复上述确定稀疏段以及计算稀疏段 的点密度步骤。
[0041]在一些实施例中，所述调整当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
的过宽段 包括：
[0042]选择img
n+2
～img
2n+1
中的亮区标准段作为参考段，若多张图的亮区都为标准段， 则选择光带更细的作为参考段；
[0043]提取参考标准段的中线line
ref
；通过标准段的中线矫正过宽段的中线
[0044]将参考段点的灰度值设置为255，再次求中线line
bias
；
[0045]求参考段的中线line
ref
到line
bias
的距离bias
distance
；
[0046]使用偏移距离bias
distance
修正中线line
n+1
得到新的中线line
n+1
。
[0047]在一些实施例中，提取光带中线line方法包括：
[0048]对于二维图像，黑塞Hessian矩阵描述每个点在主方向上的二维导数，对 于光带点集seti中任意一点p(x,y)，其Hessian矩阵可以表示为 其中rxrx表示该点沿着X方向的二阶偏导，ry ry表示 该点沿着Y方向的二阶偏导；
[0049]该He本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光线点云生成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：使用长中短三种曝光时间从高到低依次曝光至少2N+1个拍摄的激光线；N为自然数；提取所获取各图像的激光线像素点；将激光线分段，具体分为暗区点集和亮区点集；对激光段分类；复原激光线；通过坐标转换关系将激光线转换为点云，生成点云信息。2.根据权利要求1所述的激光线点云生成方法，其特征在于，所述将激光线分段，具体分为暗区点集和亮区点集步骤包括：遍历激光点集cell
i
中各点，如果当前点p(x,y)与点集内任意一点八邻域内连通，则将该点加入亮区点集list1，否则加入暗区点集list2；对亮区点集list1内的连通域进行腐蚀，若腐蚀后连通域的像素个数过少，则将该连通域内的点移入暗区点集list2；对亮区点集list1内的连通域进行膨胀操作；膨胀后连通域的边界向外扩张，若膨胀像素与暗区点集list2内的点重叠，则将重叠的像素从暗区点集list2移入亮区点集list1。3.根据权利要求1所述的激光线点云生成方法，其特征在于，所述对激光段分类包括：亮区点集list1分类，计算list1内各光带的宽度，若宽度小于宽度阈值，则将该段标记为标准段，否则标记为过宽段；暗区点集list2分类，计算list2内各段点集的密度，若密度大于密度阈值，则将该段标记为标准段，否则记为稀疏段。4.根据权利要求3所述的激光线点云生成方法，其特征在于，所述暗区点集list2分类包括步骤：将暗区点集list2内的离散点分为若干个点集seti，一个点集代表一道光带；将暗区点集list2内的离散点按照x坐标从小到大排序，将x方向距离小于n个像素的点分为同一个点集set；计算每段光带的点集密度；点集密度光带体积＝光带长度*光带宽度光带长度length_set＝coordinate_xMax
‑
coordinate_xMin光带宽度width_set＝coordinate_yMax
‑
coordinate_yMin其中，每个点集set的最大x坐标coordinate_xMax，最小x坐标coordinate_xMin；最大y坐标coordinate_yMax以及最小y坐标coordinate_yMin；设置密度阈值th_density,如果当前set的密度大于密度阈值，则将该set标记为标准段，否则标记为稀疏段；将当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
,即中间曝光图像中的标准段提取中线；并将中线加入最终的激光线像素点集。5.根据权利要求1所述的激光线点云生成方法，其特征在于，所述复原激光线包括：复原当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
中的稀疏段；
调整当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
的过宽段。6.根据权利要求5所述的激光线点云生成方法，其特征在于，所述复原当前需要修复激光线的成像图像img
n+1
中的稀疏段包括：提取img1～img
n
暗区点集list2中的标准段中线，若多张图的暗区点集都为标准段，则采用点集密度更高的作为标准段；提取光带中线line；降低img
n+1
的灰度阈值，重新获取激光点集cell
n+1
，并确定稀疏段以及计算稀疏段的点密度；计算激光点集cell
n+1
的点与中线上各点的距离并求出其中的最小距离，用最小距离与距离阈值比较判断，若最小距离小于距离阈值，则将该点加入对应的稀疏段set
n+1
；重新计算稀疏段set
n+1
的密度，若达到标准则将set
n+1
加入标准点集；如密度不达标，则再次降低灰度阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李楚翘，邓亮，陈先开，冯良炳，
申请(专利权)人：深圳辰视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：