CN110611770A - 线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法及系统，所述方法包括：将棋盘格靶标图摆正固定于被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度；采集线阵相机拍摄的棋盘格图像；对棋盘格图像进行倾斜校正；获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度；根据棋盘格的横边长度和竖边长度计算线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。本申请提供的判断方法利用棋盘格作为靶标图进行采图，通过计算拍摄图像中靶标的边长来判断线阵相机的行频与物体的运动速度是否匹配，这样既操作简单，又能得到客观准确的判断，而且算法复杂度低，适宜在PC或FPGA上实现。

Description

线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法及系统

技术领域

本申请涉及线阵相机技术领域，尤其涉及一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法及系统。

背景技术

线阵相机是采用线阵传感器的相机，其每次采集一行图像，拍摄的图像呈“线”状，具有几k的长度，要将若干行拼接成一幅图像，必须要求被摄物体(或线阵相机)沿图像高度方向运动，具有很高的分辨率，常用于被测视野细长、需要极大视野或极高精度的检测领域。

线阵相机由于其特性，要想连续拍摄图像就必须要求线阵相机和物体之间有相对运动，通常是线阵相机固定，物体运动，若物体的运动速度和线阵相机的行频不匹配，则拍摄的图像中目标物会发生变形。物体运动速度若大于线阵相机的行频，则目标物被压缩，反之，若物体的运动速度小于线阵相机的行频，则目标物被拉伸。只有物体运动速度和线阵相机的行频匹配，才能保证拍摄出来的目标物没有形变。

但是，目前一方面大部分应用对线阵相机的行频和物体的运动速度的匹配要求不太严格，另一方面即便要求两者匹配，也是通过人眼主观判断，结论不客观，无法准确判断线阵相机的行频与物体的运动速度是否匹配。

发明内容

本申请提供了一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法及系统，以准确判断线阵相机的行频与物体的运动速度是否匹配。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例公开了一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法及系统，所述方法包括：

将棋盘格靶标图摆正固定于被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度；

采集所述线阵相机拍摄的棋盘格图像；

对所述棋盘格图像进行倾斜校正；

获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度；

根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

可选的，采集所述线阵相机拍摄的棋盘格图像，包括采集一幅棋盘格在线阵相机视场中央的图像，或者采集一幅棋盘格充满线阵相机视场的图像。

可选的，对所述棋盘格图像进行倾斜校正，包括：

检测获得所述棋盘格图像的倾斜角度θ；

获取所述棋盘格图像中目标点的坐标(x₀,y₀)，x₀和y₀分别表示所述目标点在所述棋盘格图像中的行索引和列索引；

根据公式(1)计算得到校正后的目标点坐标(x,y)；

其中，x和y分别表示倾斜校正后目标点的行索引和列索引。

可选的，获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度，包括：

检测获得当前位置是灰度跳变的位置；

记录所述位置的行索引，并依次将跳变位置的行索引存储至行索引数组中；

用所述行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，得到横边长度数组；

对所述横边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。

可选的，获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度，还包括

检测获得当前位置是灰度跳变的位置；

记录所述位置的列索引，并依次将跳变位置的列索引存储至列索引数组中；

用所述列索引数组中的当前列索引减去前一个列索引，得到竖边长度数组；

对所述竖边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。

可选的，检测获得当前位置是灰度跳变的位置，包括：

获取目标行当前位置像素点的灰度值；

计算所述目标行当前位置像素点的灰度值与相邻位置像素点的灰度值的差的绝对值；

判断差值的绝对值是否大于设定的阈值；

若所述差值的绝对值大于设定的阈值，则认为当前位置是灰度跳变的位置。

可选的，根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度，包括：

根据公式(2)计算线阵相机行频与物体运动速度的匹配误差α，

其中，length_h表示棋盘格横边长度，length_v表示棋盘格竖边长度；

根据所述匹配误差α判断所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

第二方面，本申请实施例还提供了一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的简单判断系统，包括：

设置模块，用于将棋盘格靶标图摆正固定在被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度；

采集模块，用于采集线阵相机拍摄的棋盘格图像；

校正模块，用于对所述棋盘格图像进行倾斜校正；

获取模块，用于获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度；

计算模块，用于根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

可选的，所述获取模块包括：

检测单元，用于检测获得当前位置是灰度跳变的位置；

第一记录单元，用于记录所述位置的行索引，并依次将跳变位置的行索引存储至行索引数组中；

第一计算单元，用于将所述行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，得到横边长度数组；

第二计算单元，用于对所述横边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。

可选的，所述获取模块还包括：

第二记录单元，用于记录所述位置的列索引，并依次将跳变位置的列索引存储至列索引数组中；

第三计算单元，用于将所述列索引数组中的当前列索引减去前一个列索引，得到竖边长度数组；

第四计算单元，用于对所述竖边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请实施例提供的线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法包括：将棋盘格靶标图摆正固定于被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度，采集线阵相机拍摄的棋盘格图像，对棋盘格图像进行倾斜校正，获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度，根据棋盘格的横边长度和竖边长度计算线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。本发明采用拍摄棋盘格靶标图并对采集图像进行分析的方法来定量的描述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度，因为棋盘格是正方形的，便于判断图像是否发生变形，另外，棋盘格只有黑白两色，图像反差很大，便于定位棋盘格的分界线，通过采集棋盘格图像，分别检测棋盘格的横边和竖边的长度，通过两者的长度来判断线阵相机行频和物体运动速度是否匹配，既操作简单，又能得到客观准确的判断，而且算法复杂度低，适宜在PC或FPGA上实现。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法的流程图；

图2中示例性示出了棋盘格靶标图的示意图；

图3本申请实施例提供的线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法中S400的详细流程图；

图4中示例性示出了棋盘格横边和竖边的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断系统的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

参见图1，为本申请实施例提供的一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法的流程图。

如图1所示，本申请实施例提供的线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法包括：

S100：将棋盘格靶标图摆正固定于被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度。

靶标采用棋盘格图，棋盘格如图2所示，因为棋盘格是正方形的，便于判断图像是否发生变形，另外，棋盘格只有黑白两色，图像反差很大，便于定位棋盘格的分界线。首先将线阵相机的行频和物体的运动速度设置好，然后将棋盘格靶标图摆正固定在传送带上或者被测物体上，使得线阵相机能够拍摄到随被测物体运动的棋盘格图像。

S200：采集线阵相机拍摄的棋盘格图像。

线阵相机拍摄到棋盘格图像后，采集一幅棋盘格在线阵相机视场中央的图像，或者棋盘格充满线阵相机视场的图像。

S300：对棋盘格图像进行倾斜校正。

若拍摄的棋盘格图像是倾斜的，为了便于后续分析，需要对其进行倾斜校正。倾斜校正的方法很多，此处不做限制，本示例以Hough变换+投影校正的方法为例进行说明。Hough变换可以检测出图像中直线的倾斜角度，即可得到棋盘格图像的倾斜角度。假设棋盘格图像的倾斜角度为θ，原图像中目标点的坐标为(x₀,y₀)，x₀和y₀分别表示所述目标点在所述棋盘格图像中的行索引和列索引，根据投影校正法可以通过公式(1)计算得到校正后的目标点坐标(x,y)，x和y分别表示倾斜校正后目标点的行索引和列索引。

S400：获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度。

为了减小计算量，检测时只取棋盘格图像中心的一行和一列进行检测，例如图像的分辨率为2056×2048(2048行2056列)，则对第1024行和第1028列进行检测即可，这样得到的是位于图像中心处少数棋盘格的平均横边长度和平均竖边长度。

如图3所示，获取棋盘格的横边长度和竖边长度的具体方法为：

S401：检测获得当前位置是灰度跳变的位置。

棋盘格的横边和竖边如图4所示，检测棋盘格横边与竖边长度时，需要判断目标行当前位置像素点的灰度值与相邻位置像素点的灰度值的差的绝对值是否大于设定的阈值，若差值的绝对值大于设定的阈值，则认为当前位置是灰度跳变的位置，即为棋盘格的边界位置。本示例中，设定的阈值的建议值为50。

S402：记录位置的行索引，并依次将跳变位置的行索引存储至行索引数组中。

S403：用行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，得到横边长度数组。

S404：对横边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。

跳变位置的行索引其实就是棋盘格黑白交接处的坐标，例如，已知第一个格子的黑白交接坐标x1和第二个格子的黑白交接坐标x2，通过x2-x1就可以得到棋盘格的每个格子的宽度，即横边的长度。因此，通过计算相邻行索引的差来得到棋盘格中每个格子的横边长度，即将行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，最终得到一个比行索引数组少一个元素的横边长度数组，然后对横边长度数组取均值，即得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。本申请用均值作为中心位置的结果，目的是减小误差。

同理，棋盘格竖边检测及计算的方法具体为：

S405：记录位置的列索引，并依次将跳变位置的列索引存储至列索引数组中。

S406：用列索引数组中的当前列索引减去前一个列索引，得到竖边长度数组。

S407：对竖边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。

棋盘格竖边检测及计算方法与横边一样，只是对目标列进行处理，这里不再赘述，最终得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。

S500：根据棋盘格的横边长度和竖边长度计算线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

考虑到图像的水平分辨率即为线阵相机的分辨率，是相机的固有属性，而图像的垂直分辨率则与线阵相机行频及物体运动速度的匹配程度有关，是可变的，因此可以通过计算棋盘格竖边相对横边的变化来评判线阵相机和物体运动速度的匹配程度。定义匹配误差α，计算公式见式(2)：

其中，length_h表示棋盘格横边长度，length_v表示棋盘格竖边长度。若线阵相机的行频和物体的运动速度严格匹配，则匹配误差α为0；若线阵相机的行频高于物体的运动速度，则匹配误差为负数，且数值越大，图像被拉伸的越严重；若线阵相机的行频低于物体的运动速度，则匹配误差为整数，且数值越大，图像被压缩的越严重。

将步骤S400计算得到的棋盘格横边平均长度与竖边平均长度代入公式(2)中，即可得到当前线阵相机的行频和物体运动速度的匹配误差，从而判断两者的匹配程度。

本申请实施例提供的线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法采用拍摄靶标图并对采集图像进行分析的方法来定量的描述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度，靶标采用棋盘格图，通过采集棋盘格图像，分别检测棋盘格的横边长度和竖边的长度，通过计算拍摄图像中靶标的边长来判断线阵相机的行频与物体的运动速度是否匹配，这样既操作简单，又能得到客观准确的判断，而且算法复杂度低，适宜在PC或FPGA上实现。

基于上述实施例所述的线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法，本申请实施例还提供了一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断系统，如图5所示，本申请实施例提供的线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断系统包括：

设置模块100，用于将棋盘格靶标图摆正固定在被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度。

采集模块200，用于采集线阵相机拍摄的棋盘格图像。采集一幅棋盘格在相机视场中央的图像，或者棋盘格充满相机视场的图像。

校正模块300，用于对所述棋盘格图像进行倾斜校正。若拍摄的棋盘格图像是倾斜的，为了便于后续分析，需要对其进行倾斜校正，本申请以Hough变换+投影校正的方法对棋盘格图像进行倾斜校正。

获取模块400，用于获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度。获取模块400包括：

检测单元401，用于检测获得当前位置是灰度跳变的位置，即得到棋盘格的边界位置。

第一记录单元402，用于记录所述位置的行索引，并依次将跳变位置的行索引存储至行索引数组中，得到棋盘格黑白交接处的坐标。

第一计算单元403，用于将所述行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，得到横边长度数组；

第二计算单元404，用于对所述横边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。

第二记录单元405，用于记录所述位置的列索引，并依次将跳变位置的列索引存储至列索引数组中；

第三计算单元406，用于将所述列索引数组中的当前列索引减去前一个列索引，得到竖边长度数组；

第四计算单元407，用于对所述竖边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。

计算模块500，用于根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

需要说明的是，在本说明书中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或顺序。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本申请的其他实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求的内容指出。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断方法，其特征在于，所述方法包括：

将棋盘格靶标图摆正固定于被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度；

采集所述线阵相机拍摄的棋盘格图像；

对所述棋盘格图像进行倾斜校正；

获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度；

根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集所述线阵相机拍摄的棋盘格图像，包括采集一幅棋盘格在线阵相机视场中央的图像，或者采集一幅棋盘格充满线阵相机视场的图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述棋盘格图像进行倾斜校正，包括：

检测获得所述棋盘格图像的倾斜角度θ；

获取所述棋盘格图像中目标点的坐标(x₀,y₀)，x₀和y₀分别表示所述目标点在所述棋盘格图像中的行索引和列索引；

根据公式(1)计算得到校正后的目标点坐标(x,y)；

其中，x和y分别表示倾斜校正后目标点的行索引和列索引。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度，包括：

检测获得当前位置是灰度跳变的位置；

记录所述位置的行索引，并依次将跳变位置的行索引存储至行索引数组中；

用所述行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，得到横边长度数组；

对所述横边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度，还包括：

检测获得当前位置是灰度跳变的位置；

记录所述位置的列索引，并依次将跳变位置的列索引存储至列索引数组中；

用所述列索引数组中的当前列索引减去前一个列索引，得到竖边长度数组；

对所述竖边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，检测获得当前位置是灰度跳变的位置，包括：

获取目标行当前位置像素点的灰度值；

计算所述目标行当前位置像素点的灰度值与相邻位置像素点的灰度值的差的绝对值；

判断差值的绝对值是否大于设定的阈值；

若所述差值的绝对值大于设定的阈值，则认为当前位置是灰度跳变的位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度，包括：

根据公式(2)计算线阵相机行频与物体运动速度的匹配误差α，

其中，length_h表示棋盘格横边长度，length_v表示棋盘格竖边长度；

根据所述匹配误差α判断所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

8.一种线阵相机行频与物体运动速度是否匹配的判断系统，其特征在于，包括：

设置模块，用于将棋盘格靶标图摆正固定在被测物体上，设置线阵相机的行频与物体的运动速度；

采集模块，用于采集线阵相机拍摄的棋盘格图像；

校正模块，用于对所述棋盘格图像进行倾斜校正；

获取模块，用于获取校正后棋盘格图像中棋盘格的横边长度和竖边长度；

计算模块，用于根据所述棋盘格的横边长度和竖边长度计算所述线阵相机行频与物体运动速度的匹配程度。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述获取模块包括：

检测单元，用于检测获得当前位置是灰度跳变的位置；

第一记录单元，用于记录所述位置的行索引，并依次将跳变位置的行索引存储至行索引数组中；

第一计算单元，用于将所述行索引数组中的当前行索引减去前一个行索引，得到横边长度数组；

第二计算单元，用于对所述横边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的横边平均长度。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述获取模块还包括：

第二记录单元，用于记录所述位置的列索引，并依次将跳变位置的列索引存储至列索引数组中；

第三计算单元，用于将所述列索引数组中的当前列索引减去前一个列索引，得到竖边长度数组；

第四计算单元，用于对所述竖边长度数组取均值，得到图像中心位置处的棋盘格的竖边平均长度。