激光与光电子学进展, 2020, 57 (14): 141502, 网络出版: 2020-07-28   

双频曲线拟合线结构光条纹中心提取方法 下载: 844次

Extracting Method for Light Strip Center of Linear Structural Light Based on Dual Frequency Curve Fitting
吴庆华 1,2,*周阳 1,2李子奇 1,2蔡琼捷思 1,2万偲 1,2
作者单位
1 湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 现代制造与质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
图 & 表

图 1. 光条纹法线方向的光强灰度值。(a)灰度值;(b)频谱图

Fig. 1. Light intensity gray value in the normal direction of the light stripe. (a) Gray value; (b) spectrogram

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图 2. 拟合直线角度分类示意图

Fig. 2. Angle classification diagram of fitting straight line

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图 3. 线结构光光条纹法线方向提取结果

Fig. 3. Light stripe normal direction extracting result of linear structural light

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图 4. 光条纹中心提取结果

Fig. 4. Results of light strip center extraction

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图 5. 多种方法的拟合结果

Fig. 5. Fitting results of various methods

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图 6. 不同材质线激光条纹图像。(a)木板;(b)橡胶;(c)纸板;(d)铜管;(e)瓷盖;(f)锈蚀铁块

Fig. 6. Images of linear laser strips for different materials. (a) Board; (b) rubber; (c) paper board; (d) copper pipe; (e) ceramic cover; (f) rust iron

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图 7. 不同曝光时间拍摄的铜管表面光条纹。(a) 700 μs;(b) 4700 μs;(c) 9200 μs;(d) 17200 μs

Fig. 7. Light streaks on the surface of copper tube taken at different exposure time. (a) 700 μs; (b) 4700 μs; (c) 9200 μs; (d) 17200 μs

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图 8. 不同曝光时间下三种方法提取光条纹中心位置的RMSE

Fig. 8. RMSE of light fringe center position for three extraction methods under different exposure time

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表 1四种拟合曲线的结果评价

Table1. Evaluation of the results of four fitting curves

Fitting methodSSERMSER-squareAdj R-sgPeak Position/pixel
Gaussian curve9514.127.05280.94380.9352635.2000
Single frequency curve62124.069.12860.63310.5767634.9789
Dual frequency curve8638.329.39100.94900.9235635.1573
Three frequency curve7262.832.21100.95710.9081635.4525

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表 2光条纹中心提取结果

Table2. Results of stripe center extraction

Extraction methodAverage center position /pixelRMSE /pixelAverage processing time /s
Steger method479.4280.29113.905
Double frequency curve fitting479.2670.3820.534
Gaussian curve fitting479.1830.4581.155

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表 3不同材质光条中心提取结果

Table3. Results of stripe center extraction for different materials

SerialnumberMaterialCentral mean position /pixelRMSE /pixel
Double frequencyGaussianStegerDouble frequencyGaussianSteger
1board366.7903366.8162366.92500.00800.01010.0032
2rubber462.1439462.0366462.04820.00900.00920.0029
3paper board521.4027521.3555521.61770.00750.00870.0033
4copper pipe415.4636415.4884415.55800.00790.00790.0049
5ceramic cover437.2967437.1962437.21020.00840.00630.0044
6rust iron366.3628366.2859366.40730.00710.00930.0023

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吴庆华, 周阳, 李子奇, 蔡琼捷思, 万偲. 双频曲线拟合线结构光条纹中心提取方法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(14): 141502. Qinghua Wu, Yang Zhou, Ziqi Li, Qiongjiesi Cai, Cai Wan. Extracting Method for Light Strip Center of Linear Structural Light Based on Dual Frequency Curve Fitting[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(14): 141502.

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