CN100494891C - 摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法 - Google Patents

摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法 Download PDF

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Abstract

一种摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法，包括以下步骤：a、将需提取轮廓线的图片采集到计算机中；b、把相邻且围成正方形的四个象素点确定为一个单元；c、确定四个象素点所组成的每个单元的类型情况；d、查找轮廓线与单元的相交边，通过线性插值算出相交边与单元四边的准确亚象素级交点坐标；e、连接得到的交点，从而提取出轮廓线。该方法是一种高速、高精度的轮廓线曲线提取方法，所确定的轮廓线的可以达到亚象素级的精度。

Description

摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法
技术领域
本发明申请涉及一种摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法，具体来说，涉及在应用工业CT(ICT，Industrial Computerizedtomography)中所获得零部件的图像轮廓线的提取方法。
背景技术
在摄影测量领域往往需要确定图像中零部件的边缘轮廓，从而对零部件实施非接触测量或无损测量；以及在图像的检索中也需要提取图像的边缘象素。
利用计算机断层扫描技术沿某一方向逐层扫描实物端面，从而获得一系列截面图像的测量方法也称为“断层测量”。通过各断层截面的图像提取被测实体的截面轮廓曲线可以实现被测对象的三维反求和重构。通过工业CT等获得的图片，由断层实体部分的轮廓可以直接生成快速成型系统通用的STL格式的文件，直接得到三维实体模型；或由断层实体部分的轮廓生成数控加工的代码，直接加工出三维实体零件。在这个过程中，从图片上提取实体轮廓是较为关键的工作。
经检索发现以往的轮廓曲线提取中都是基于单个的象素为基础，如CN 1711559A(精工爱普生株式会社)中就是基于单个象素来提取边缘轮廓曲线的，这种方法只能精确到象素级，而且处理速度不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮廓线的位置可以达到亚象素级精度的提取方法；
本发明的另一目的是提供一种可实现简单、高速提取轮廓线的方法；
本发明的另一目的是提供一种单元提取法，用于提取轮廓线曲线及其上每点的坐标。
为实现上述目的，特提供以下方案：
一种摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法，包括以下步骤：
a、将需提取轮廓线的图片采集到计算机中；
b、把相邻且围成正方形的四个象素点确定为一个单元；
c、确定四个象素点所组成的每个单元的类型情况；
d、查找轮廓线与单元的相交边，通过线性插值算出相交边与单元四边的准确亚象素级交点坐标；
e、连接得到的交点，从而提取出轮廓线。
在步骤b所确定的单元中，每个象素点都和阈值s相比较，如果象素点小于阈值s则象素点为背景象素点；如果象素点大于或等于阈值s则象素点为零件象素点；
在步骤c中，确定每个单元是16种情况中的哪一种，从而确定轮廓线与单元的关系；
在步骤d中，根据在步骤c中所确定的轮廓线与单元的关系，确定轮廓线与单元的相交边，从而确定交点坐标。
本发明所提出方法(单元提取法)相对于象素级边缘检测算子来说，是一种高速、高精度的轮廓线曲线提取方法。该方法所确定的轮廓线的位置可以达到亚象素级的精度，比象素级有很大的提高，由于其算法简单、以四个象素为单位，提供轮廓线的速度明显提高。
附图说明
图1是本发明中所述单元的示意图；
图2是单元与阈值的十六种关系图；
具体实施方式
本发明中的方法主要用于图像的边缘检测。下面接合附图来详细描述本发明。
首先，把图像中的每个相邻的、呈正方形的四个象素确定为一个“单元”。图1是本发明中所述单元的示意图。本发明所公开的亚象素级轮廓线的提取方法也称为“单元提取法”，单元提取法的基本处理对象不是单个的象素，而是由四个相邻的象素组成的一个正方形，将其称为单元(Cell)，见图1中阴影部分所示。图1所示为一个4×4象素的图像，其用直线将象素横向、纵向相连，直线的交点处所示为象素，它包括3×3个单元。
对于一个象素点来说，它和阈值s的关系可分为两种：第一种是小于阈值s；另一种是大于或等于阈值s。若象素小于阈值s，则判定该象素点为背景象素点，记为“零部件外”；否则就判定为零件象素点，记为“零部件内”。每个单元都有四条边，每条边都有两个象素点，如果一条边上的两个象素点都为零部件内或零部件外，就说明零部件的轮廓线不穿过这条边；如果一条边上的两个象素点一个是零部件内，另一个是零部件外，则说明轮廓线穿过这条边，此时通过线性插值可以得出轮廓线和这条边的交点坐标，从而确定轮廓线上这一点的位置。
因为一个单元只有四个像素点，所以一个单元和阈值s的关系只可能出现16种情况，图2中就列出了这(1)—(16)的情况。图2中黑点标记的拐点代表零件的象素点，没有标记的拐点(正方形的角)代表背景象素点，单元之间的连线(正方形中的连线)代表轮廓线是如何穿过该单元的。
首先要判断四个像素点所组成的单元是16种情况中的哪一种，然后查找轮廓线的相交边，对相交边通过线性插值算出交点的准确亚像素级坐标，最后得到轮廓点之间的连接关系。
采用“单元提取法”的摄影测量中亚象素级轮廓线提取方法，其包括以下具体步骤：首先，要把以点阵的象素表现图像的图像数据采集到计算机中；把图像中相邻且围成正方形的四个象素点确定为一个单元；单元中的每个象素点都与阈值s相比较，从而确定该四个象素点所组成的单元属于16种类型中的哪一种类型；根据类型查找轮廓线与该单元的相交边，通过线性插值算出相交边与单元四边的准确亚象素级交点坐标；连接得到的交点，从而提取出轮廓线。
在把象素点与阈值s相比较的过程中，每个象素点都和阈值s相比较，如果象素点小于阈值s则象素点为背景象素点；如果象素点大于或等于阈值s则象素点为零件象素点。
本技术方案中所采用的与阈值的比较；线性插值法算出轮廓线与单元边线的交点坐标；以及判断单元属于16中类型中的哪一种等功能的实现，对于本领域的普通技术人员来说结合当前的技术手段是容易实现的，在此就不再一一详细示出。
上列的详细说明是针对本发明的可行实施例具体说明，惟该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围内。

Claims (2)

1、一种摄影测量中亚象素级轮廓线的提取方法，包括以下步骤：
a、将需提取轮廓线的图片采集到计算机中；
b、把相邻且围成正方形的四个象素点确定为一个单元，所确定的单元中，每个象素点都和阈值s相比较，如果象素点小于阈值s则象素点为背景象素点；如果象素点大于或等于阈值s则象素点为零件象素点；
c、确定四个象素点所组成的每个单元属于16种类型中的哪一种类型，从而确定轮廓线与单元的关系；
d、根据类型查找轮廓线与单元的相交边，通过线性插值算出相交边与单元四边的准确亚象素级交点坐标；
e、连接得到的交点，从而提取出轮廓线。
2、根据权利要求1中所述的摄影测量中亚象素级轮廓线的提取方法，其中：在步骤d中，根据在步骤c中所确定的轮廓线与单元的关系，确定轮廓线与单元的相交边，从而确定交点坐标。
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