專利名稱：攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明申請(qǐng)涉及一種攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，具體來說，涉及在應(yīng)用工業(yè)CT(ICT，Industrial Computerizedtomography)中所獲得零部件的圖像輪廓線的提取方法。
背景技術(shù)：
在攝影測量領(lǐng)域往往需要確定圖像中零部件的邊緣輪廓，從而對(duì)零部件實(shí)施非接觸測量或無損測量；以及在圖像的檢索中也需要提取圖像的邊緣象素。
利用計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)沿某一方向逐層掃描實(shí)物端面，從而獲得一系列截面圖像的測量方法也稱為“斷層測量”。通過各斷層截面的圖像提取被測實(shí)體的截面輪廓曲線可以實(shí)現(xiàn)被測對(duì)象的三維反求和重構(gòu)。通過工業(yè)CT等獲得的圖片，由斷層實(shí)體部分的輪廓可以直接生成快速成型系統(tǒng)通用的STL格式的文件，直接得到三維實(shí)體模型；或由斷層實(shí)體部分的輪廓生成數(shù)控加工的代碼，直接加工出三維實(shí)體零件。在這個(gè)過程中，從圖片上提取實(shí)體輪廓是較為關(guān)鍵的工作。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)以往的輪廓曲線提取中都是基于單個(gè)的象素為基礎(chǔ)，如CN 1711559A(精工愛普生株式會(huì)社)中就是基于單個(gè)象素來提取邊緣輪廓曲線的，這種方法只能精確到象素級(jí)，而且處理速度不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輪廓線的位置可以達(dá)到亞象素級(jí)精度的提取方法；本發(fā)明的另一目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)簡單、高速提取輪廓線的方法；本發(fā)明的另一目的是提供一種單元提取法，用于提取輪廓線曲線及其上每點(diǎn)的坐標(biāo)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，特提供以下方案一種攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，包括以下步驟a、將需提取輪廓線的圖片采集到計(jì)算機(jī)中；b、把相鄰且圍成正方形的四個(gè)象素點(diǎn)確定為一個(gè)單元；c、確定四個(gè)象素點(diǎn)所組成的每個(gè)單元的類型情況；d、查找輪廓線與單元的相交邊，通過線性插值算出相交邊與單元四邊的準(zhǔn)確亞象素級(jí)交點(diǎn)坐標(biāo)；e、連接得到的交點(diǎn)，從而提取出輪廓線。
在步驟b所確定的單元中，每個(gè)象素點(diǎn)都和閾值s相比較，如果象素點(diǎn)小于閾值s則象素點(diǎn)為背景象素點(diǎn)；如果象素點(diǎn)大于或等于閾值s則象素點(diǎn)為零件象素點(diǎn)；在步驟c中，確定每個(gè)單元是16種情況中的哪一種，從而確定輪廓線與單元的關(guān)系；在步驟d中，根據(jù)在步驟c中所確定的輪廓線與單元的關(guān)系，確定輪廓線與單元的相交邊，從而確定交點(diǎn)坐標(biāo)。
本發(fā)明所提出方法(單元提取法)相對(duì)于象素級(jí)邊緣檢測算子來說，是一種高速、高精度的輪廓線曲線提取方法。該方法所確定的輪廓線的位置可以達(dá)到亞象素級(jí)的精度，比象素級(jí)有很大的提高，由于其算法簡單、以四個(gè)象素為單位，提供輪廓線的速度明顯提高。


圖1是本發(fā)明中所述單元的示意圖；圖2是單元與閾值的十六種關(guān)系圖；具體實(shí)施方式
本發(fā)明中的方法主要用于圖像的邊緣檢測。下面接合附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明。
首先，把圖像中的每個(gè)相鄰的、呈正方形的四個(gè)象素確定為一個(gè)“單元”。圖1是本發(fā)明中所述單元的示意圖。本發(fā)明所公開的亞象素級(jí)輪廓線的提取方法也稱為“單元提取法”，單元提取法的基本處理對(duì)象不是單個(gè)的象素，而是由四個(gè)相鄰的象素組成的一個(gè)正方形，將其稱為單元(Cell)，見圖1中陰影部分所示。圖1所示為一個(gè)4×4象素的圖像，其用直線將象素橫向、縱向相連，直線的交點(diǎn)處所示為象素，它包括3×3個(gè)單元。
對(duì)于一個(gè)象素點(diǎn)來說，它和閾值s的關(guān)系可分為兩種第一種是小于閾值s；另一種是大于或等于閾值s。若象素小于閾值s，則判定該象素點(diǎn)為背景象素點(diǎn)，記為“零部件外”；否則就判定為零件象素點(diǎn)，記為“零部件內(nèi)”。每個(gè)單元都有四條邊，每條邊都有兩個(gè)象素點(diǎn)，如果一條邊上的兩個(gè)象素點(diǎn)都為零部件內(nèi)或零部件外，就說明零部件的輪廓線不穿過這條邊；如果一條邊上的兩個(gè)象素點(diǎn)一個(gè)是零部件內(nèi)，另一個(gè)是零部件外，則說明輪廓線穿過這條邊，此時(shí)通過線性插值可以得出輪廓線和這條邊的交點(diǎn)坐標(biāo)，從而確定輪廓線上這一點(diǎn)的位置。
因?yàn)橐粋€(gè)單元只有四個(gè)像素點(diǎn)，所以一個(gè)單元和閾值s的關(guān)系只可能出現(xiàn)16種情況，圖2中就列出了這(1)-(16)的情況。圖2中黑點(diǎn)標(biāo)記的拐點(diǎn)代表零件的象素點(diǎn)，沒有標(biāo)記的拐點(diǎn)(正方形的角)代表背景象素點(diǎn)，單元之間的連線(正方形中的連線)代表輪廓線是如何穿過該單元的。
首先要判斷四個(gè)像素點(diǎn)所組成的單元是16種情況中的哪一種，然后查找輪廓線的相交邊，對(duì)相交邊通過線性插值算出交點(diǎn)的準(zhǔn)確亞像素級(jí)坐標(biāo)，最后得到輪廓點(diǎn)之間的連接關(guān)系。
采用“單元提取法”的攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，其包括以下具體步驟首先，要把以點(diǎn)陣的象素表現(xiàn)圖像的圖像數(shù)據(jù)采集到計(jì)算機(jī)中；把圖像中相鄰且圍成正方形的四個(gè)象素點(diǎn)確定為一個(gè)單元；單元中的每個(gè)象素點(diǎn)都與閾值s相比較，從而確定該四個(gè)象素點(diǎn)所組成的單元屬于16種類型中的哪一種類型；根據(jù)類型查找輪廓線與該單元的相交邊，通過線性插值算出相交邊與單元四邊的準(zhǔn)確亞象素級(jí)交點(diǎn)坐標(biāo)；連接得到的交點(diǎn)，從而提取出輪廓線。
在把象素點(diǎn)與閾值s相比較的過程中，每個(gè)象素點(diǎn)都和閾值s相比較，如果象素點(diǎn)小于閾值s則象素點(diǎn)為背景象素點(diǎn)；如果象素點(diǎn)大于或等于閾值s則象素點(diǎn)為零件象素點(diǎn)。
本技術(shù)方案中所采用的與閾值的比較；線性插值法算出輪廓線與單元邊線的交點(diǎn)坐標(biāo)；以及判斷單元屬于16中類型中的哪一種等功能的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說結(jié)合當(dāng)前的技術(shù)手段是容易實(shí)現(xiàn)的，在此就不再一一詳細(xì)示出。
上列的詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明的可行實(shí)施例具體說明，惟該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實(shí)施例或變更，例如，等變化的等效性實(shí)施例，均應(yīng)包含于本案的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，包括以下步驟a、將需提取輪廓線的圖片采集到計(jì)算機(jī)中；b、把相鄰且圍成正方形的四個(gè)象素點(diǎn)確定為一個(gè)單元；c、確定四個(gè)象素點(diǎn)所組成的每個(gè)單元的類型情況；d、查找輪廓線與單元的相交邊，通過線性插值算出相交邊與單元四邊的準(zhǔn)確亞象素級(jí)交點(diǎn)坐標(biāo)；e、連接得到的交點(diǎn)，從而提取出輪廓線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，其中在步驟b所確定的單元中，每個(gè)象素點(diǎn)都和閾值s相比較，如果象素點(diǎn)小于閾值s則象素點(diǎn)為背景象素點(diǎn)；如果象素點(diǎn)大于或等于閾值s則象素點(diǎn)為零件象素點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，其中在步驟c中，確定每個(gè)單元是16種情況中的哪一種，從而確定輪廓線與單元的關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，其中在步驟d中，根據(jù)在步驟c中所確定的輪廓線與單元的關(guān)系，確定輪廓線與單元的相交邊，從而確定交點(diǎn)坐標(biāo)。
全文摘要
一種攝影測量中亞象素級(jí)輪廓線提取方法，包括以下步驟a.將需提取輪廓線的圖片采集到計(jì)算機(jī)中；b.把相鄰且圍成正方形的四個(gè)象素點(diǎn)確定為一個(gè)單元；c.確定四個(gè)象素點(diǎn)所組成的每個(gè)單元的類型情況；d.查找輪廓線與單元的相交邊，通過線性插值算出相交邊與單元四邊的準(zhǔn)確亞象素級(jí)交點(diǎn)坐標(biāo)；e.連接得到的交點(diǎn)，從而提取出輪廓線。該方法是一種高速、高精度的輪廓線曲線提取方法，所確定的輪廓線的可以達(dá)到亞象素級(jí)的精度。
文檔編號(hào)G01B21/20GK1888819SQ20061010924
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者方新 申請(qǐng)人:北京聯(lián)合大學(xué)