一种线激光轮廓数据的重采样方法、系统和存储介质技术方案

一种线激光轮廓数据的重采样方法、系统和存储介质，首先获取线激光轮廓图像，提取线激光轮廓图像每一列的像素中心点作为线激光轮廓数据，根据像素中心点的坐标得到样条曲线的节点的坐标，根据节点的坐标和样条曲线公式计算得到预设阶数k的样条曲线的控制点，其中样条曲线的首尾控制点的梯度分别与线激光轮廓图像首列和尾列的像素中心点的梯度相同，再根据节点、控制点确定k阶样条曲线，最后利用k阶样条曲线对线激光轮廓数据进行样条插值，完成重采样。由于利用样条曲线对线激光轮廓数据进行插值实现重采样，使得扫描出的轮廓更接近于自然物体的连续表面，比基于线性插值的方法更为光滑。为光滑。为光滑。

【技术实现步骤摘要】
一种线激光轮廓数据的重采样方法、系统和存储介质


[0001]本专利技术涉及计算机
，具体涉及一种线激光轮廓数据的重采样方法、系统和存储介质。

技术介绍

[0002]随着现代社会生产对于3D成像的需要，基于光学成像的3D传感器已经越来越展现出其潜力，其中常被使用的主流传感器之一即为基于三角测量的线激光系列传感器。基于线激光传感器的三维成像技术，通过激光器投影一条激光线到待测物体上，线激光传感器接收反射光线，通过反射光线的位置可计算物体的三维坐标。反射光线在线激光传感器上的成像反映了物体的轮廓信息，可得到轮廓数据，然而由于相机的透视效应，等像素间距的成像点，若其对应的物体轮廓离相机较远，则点与点的物理间距会偏大，而若其对应的物体轮廓离相机较近，则点与点的物理间距会偏小。由于此种误差的存在，将扫描结果表示为深度图时会造成深度图相邻像素间的物理间距不等，从而影响后续几何测量的精度，所以必须对生成轮廓做高度重采样。目前一般使用线性插值的方式完成此项任务，然而线性插值在高度起伏比较大时，效果有时不够理想。

技术实现思路

[0003]本专利技术主要解决使用线性插值的方式对线激光轮廓数据进行重采样，效果有时不够理想的技术问题。
[0004]根据第一方面，一种实施例中提供一种线激光轮廓数据的重采样方法，包括：获取线激光轮廓图像；提取所述线激光轮廓图像每一列的像素中心点，作为线激光轮廓数据；根据所述像素中心点的坐标得到样条曲线的节点的坐标，根据所述节点的坐标和样条曲线公式计算得到预设阶数k的样条曲线的控制点，其中样条曲线的首尾控制点的梯度分别与所述线激光轮廓图像首列和尾列的像素中心点的梯度相同；根据所述节点、所述控制点确定k阶样条曲线；获取重采样点位置，利用所述k阶样条曲线对所述线激光轮廓数据进行样条插值，以计算得到重采样点处的采样值。
[0005]一种实施例中，所述样条曲线公式为：，其中，
N
i,p
(u)=N
i,p
‑1(u)+N
i+1,p
‑1(u) ；其中，P
i
为第i个控制点的坐标，u为自变量坐标，u
i
为第i个节点的坐标，p为样条曲线的阶数，N
i,p
(u)为p阶样条曲线第i个控制点的基函数，n为将控制点的数量减1得到的整数，C(u)为插值点的坐标；所述根据所述像素中心点的坐标得到样条曲线的节点的坐标，根据所述节点的坐标和样条曲线公式计算得到预设阶数k的样条曲线的控制点，其中样条曲线的首尾控制点的梯度分别与所述线激光轮廓图像首列和尾列的像素中心点的梯度相同，包括：获取所述像素中心点的亚像素坐标；根据所述像素中心点的亚像素坐标得到样条曲线的节点的坐标u
j
，其中1≤j≤N+k
‑
1，且j为整数，N为所述像素中心点的数量，且最后k
‑
1个节点与第N个节点重合；根据所述节点的坐标和所述样条曲线公式，计算每个所述节点处的k阶样条曲线的基函数值N
i,k
(u
j
)；令n=N
‑
1，根据以下公式计算得到控制点的坐标P0、P1、
…
P
n
：；其中Y1、Y2、
…
Y
N
为所述像素中心点的坐标，C0为所述线激光轮廓图像首列的像素中心点的梯度，C
n
为所述线激光轮廓图像尾列的像素中心点的梯度。
[0006]一种实施例中，所述根据所述像素中心点的亚像素坐标得到样条曲线的节点的坐标u
j
，包括：根据所述亚像素坐标获取所述像素中心点的三维坐标(x,y,z)；将所述像素中心点的三维坐标中的X坐标作为样条曲线的节点的坐标u
j
；坐标Y1、Y2、
…
Y
N
为由所述像素中心点的三维坐标中的X坐标和Z坐标组成的二维坐标(x,z)，坐标P0、P1、
…
P
n
为由控制点的X坐标x
P
和Z坐标z
P
组成的二维坐标(x
P
,z
P
)。
[0007]一种实施例中，所述获取重采样点位置，利用所述k阶样条曲线对所述线激光轮廓数据进行样条插值，以计算得到重采样点处的采样值，包括：根据预设的重采样的步长和点数计算所有重采样点的X坐标，将重采样点的X坐标代入所述k阶样条曲线的公式中以得到插值点的坐标，将插值点的Z坐标作为重采样点处的采样值。
[0008]一种实施例中，所述根据所述像素中心点的亚像素坐标得到样条曲线的节点的坐标u
j
，包括：根据所述亚像素坐标获取所述像素中心点的三维坐标(x,y,z)；根据以下公式计算得到中间坐标L
l
：
，其中L
l
表示第l个中间坐标，1≤l≤N，Q
i
为第i个像素中心点的三维坐标中的X坐标；根据以下公式计算得到节点的坐标u
j
：；坐标Y1、Y2、
…
Y
N
为由所述像素中心点的三维坐标中的X坐标和Z坐标组成的二维坐标(x,z)，坐标P0、P1、
…
P
n
为由控制点的X坐标x
P
和Z坐标z
P
组成的二维坐标(x
P
,z
P
)。
[0009]一种实施例中，所述获取重采样点位置，利用所述k阶样条曲线对所述线激光轮廓数据进行样条插值，以计算得到重采样点处的采样值，包括：根据预设的重采样的步长和点数计算所有重采样点的X坐标；根据以下公式计算得到中间坐标L
l
：，其中1≤l≤M，M为重采样点的数量，R
i
为第i个重采样点的X坐标；根据以下公式计算得到重采样点的待插值X坐标Rx
l
：；将重采样点的待插值X坐标Rx
l
代入所述k阶样条曲线的公式中以得到插值点的坐标，将插值点的Z坐标作为重采样点处的采样值。
[0010]一种实施例中，所述获取所述像素中心点的亚像素坐标，包括：获取所述像素中心点处沿图像X轴的灰度梯度值n
x
和沿图像Y轴的灰度梯度值n
y
；根据以下公式计算得到偏移参数t：，
其中g
x
和g
y
为所述像素中心点处的一阶导，g
xx
、g
xy
和g
yy
为所述像素中心点处的二阶导，并且，，，，，其中
⊗
表示克罗内克积，(x
I
,y
I
)为所述像素中心点的图像坐标，g(x
I
,y
I
)为所述像素中心点的灰度值，k
x
、k
y
、k
xx
、k
xy...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线激光轮廓数据的重采样方法，其特征在于，包括：获取线激光轮廓图像；提取所述线激光轮廓图像每一列的像素中心点，作为线激光轮廓数据；根据所述像素中心点的坐标得到样条曲线的节点的坐标，根据所述节点的坐标和样条曲线公式计算得到预设阶数k的样条曲线的控制点，其中样条曲线的首尾控制点的梯度分别与所述线激光轮廓图像首列和尾列的像素中心点的梯度相同；根据所述节点、所述控制点确定k阶样条曲线；获取重采样点位置，利用所述k阶样条曲线对所述线激光轮廓数据进行样条插值，以计算得到重采样点处的采样值。2.如权利要求1所述的重采样方法，其特征在于，所述样条曲线公式为：，其中，；其中，P
i
为第i个控制点的坐标，u为自变量坐标，u
i
为第i个节点的坐标，p为样条曲线的阶数，N
i,p
(u)为p阶样条曲线第i个控制点的基函数，n为将控制点的数量减1得到的整数，C(u)为插值点的坐标；所述根据所述像素中心点的坐标得到样条曲线的节点的坐标，根据所述节点的坐标和样条曲线公式计算得到预设阶数k的样条曲线的控制点，其中样条曲线的首尾控制点的梯度分别与所述线激光轮廓图像首列和尾列的像素中心点的梯度相同，包括：获取所述像素中心点的亚像素坐标；根据所述像素中心点的亚像素坐标得到样条曲线的节点的坐标u
j
，其中1≤j≤N+k
‑
1，且j为整数，N为所述像素中心点的数量，且最后k
‑
1个节点与第N个节点重合；根据所述节点的坐标和所述样条曲线公式，计算每个所述节点处的k阶样条曲线的基函数值N
i,k
(u
j
)；令n=N
‑
1，根据以下公式计算得到控制点的坐标P0、P1、
…
P
n
：；其中Y1、Y2、
…
Y
N
为所述像素中心点的坐标，C0为所述线激光轮廓图像首列的像素中心点的梯度，C
n
为所述线激光轮廓图像尾列的像素中心点的梯度。3.如权利要求2所述的重采样方法，其特征在于，所述根据所述像素中心点的亚像素坐
标得到样条曲线的节点的坐标u
j
，包括：根据所述亚像素坐标获取所述像素中心点的三维坐标(x,y,z)；将所述像素中心点的三维坐标中的X坐标作为样条曲线的节点的坐标u
j
；坐标Y1、Y2、
…
Y
N
为由所述像素中心点的三维坐标中的X坐标和Z坐标组成的二维坐标(x,z)，坐标P0、P1、
…
P
n
为由控制点的X坐标x
P
和Z坐标z
P
组成的二维坐标(x
P
,z
P
)。4.如权利要求3所述的重采样方法，其特征在于，所述获取重采样点位置，利用所述k阶样条曲线对所述线激光轮廓数据进行样条插值，以计算得到重采样点处的采样值，包括：根据预设的重采样的步长和点数计算所有重采样点的X坐标，将重采样点的X坐标代入所述k阶样条曲线的公式中以得到插值点的坐标，将插值点的Z坐标作为重采样点处的采样值。5.如权利要求2所述的重采样方法，其特征在于，所述根据所述像素中心点的亚像素坐标得到样条曲线的节点的坐标u
j
，包括：根据所述亚像素坐标获取所述像素中心点的三维坐标(x,y,z)；根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏宇明，杨洋，黄涛，黄淦，高礼圳，
申请(专利权)人：深圳市华汉伟业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：