CN112577445B - 一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其中控制器控制激光器向待测原木端面投射激光线，且控制电机带动激光器转动，在激光器转动过程中，控制器控制相机拍摄多张待测原木端面的端面图像，控制器根据多张端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线，端面轮廓提取高效快速且精度高，该轮廓闭合曲线用于对原木进行自动测量。

Description

一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法

技术领域

本发明涉及原木测量方法领域，特别涉及一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法。

背景技术

我国的原木进口数量很大，原木的测量工作的数量非常庞大，并且在原木的交易中需要多次测量。在现有技术中一般是由人工采用卷尺进行测量。效率低且费时费力，其中，实现原木端面的自动测量则能替代现在的人工卷尺测量，而要进行自动测量的前提是提取原木端面的轮廓，现有技术中缺乏原木端面轮廓提取的方法。

故需要提供一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，以解决现有技术中缺乏原木端面轮廓提取方法的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其通过控制器、以及与所述控制器连接的激光器、电机以及相机，包括以下步骤：

步骤S11:所述控制器控制所述激光器向待测原木端面投射激光线，且控制所述电机带动所述激光器转动；

步骤S12:在所述激光器转动过程中，所述控制器控制所述相机拍摄多张待测原木端面的端面图像；

步骤S13:所述控制器根据多张所述端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线。

在本发明中，所述步骤S11中，所述激光器向待测原木端面投射多根所述激光线，多根所述激光线互相交错，多根所述激光线的交点位于待测原木端面内部。

进一步的，所述激光器向待测原木端面投射平行的两根第一激光线和平行的两根第二激光线，所述第一激光线和所述第二激光线的相交，且相交角度范围介于85-95°之间。

在所述步骤S11中：所述电机带动所述激光器每隔设定的第一间隔时间转动第一间距角；

在所述步骤S12中：所述相机每隔第二间隔时间拍摄至少一张待测原木端面的端面图像，所述第二间隔时间等于所述第一间隔时间，所述第二间隔时间的起始值位于所述第一间隔时间的起始值和中值之间。

在本发明中，在所述步骤S11中：所述电机带动所述激光器转动至少两个转动行程，每个所述转动行程的激光线覆盖360°，每个所述转动行程由所述电机带动所述激光器每隔设定的第一间隔时间转动第一间距角，在相邻的两个所述转动行程之间，由所述电机在第三间隔时间内带动所述激光器转动一个第二间距角，所述第二间距角等于所述第一间距角的若干等份之一；

在所述步骤S12中：对应每个所述转动行程具有相应的第一拍摄行程，每个所述第一拍摄行程的时长等于所述转动行程的时长，所述第一拍摄行程由所述相机每隔第二间隔时间拍摄至少一张待测原木端面的端面图像，所述第二间隔时间等于所述第一间隔时间，所述第二间隔时间的起始值位于所述第一间隔时间的起始值和中值之间，相邻的所述第一拍摄行程之间相距一个所述第三间隔时间；

在所述步骤S13中：所述控制器根据每个转动行程中的多张所述端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线,确定是否进行下一个所述转动行程和下一个所述第一拍摄行程。

在本发明中，在所述步骤S11中：所述电机带动所述激光器以设定转速匀速转动；

在所述步骤S12中：所述相机拍照时以同等所述设定转速转动。

进一步的，在所述步骤S12中：所述相机包括第二拍摄行程，所述第二拍摄行程的时长等于所述电机带动所述激光器转动一圈的时长，在每个所述第二拍摄行程中，所述相机每隔第四间隔时间拍摄至少一张待测原木端面的端面图像，相邻的所述第二拍摄行程之间相距一个所述第五间隔时间，所述第五间隔时间等于所述第四间隔时间的若干等份之一。

在本发明中，所述步骤S13包括：

步骤S21：所述激光线对应具有高度差的区域形成割断区，以所述割断区靠近待测原木端面一侧的激光线为内侧线段，所述控制器拾取所述内侧线段，并以所述内侧线段靠近所述割断区的端点为交界点；

步骤S22：将多个所述交界点连接拟合生成所述待测原木端面的轮廓闭合曲线。

进一步的，所述步骤S21还包括：

所述激光器的投射区域具有投射中心点，选取所述激光线上远离所述投射中心点的割断区作为边界割断区，以所述边界割断区靠近待测原木端面一侧的激光线为内侧线段，所述控制器拾取所述内侧线段，并以所述内侧线段靠近所述边界割断区的端点为交界点。

进一步的，所述步骤S22还包括：

相邻的两个所述交界点之间连接形成单元线，计算相邻的所述单元线的斜率差值，若斜率差值大于设定值，则发出相应的提示信息。

在本发明中，所述步骤S12还包括：

所述控制器拾取计算第一张所述端面图像内的所述割断区的数量，若所述割断区的数量小于所述激光线的数量的2倍，则发出相应的提示信息。

本发明相较于现有技术，其有益效果为：本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法由控制器控制激光器向待测原木端面投射激光线，且控制电机带动激光器转动，在激光器转动过程中，控制器控制相机拍摄多张待测原木端面的端面图像，控制器根据多张端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线，端面轮廓提取高效快速且精度高，该轮廓闭合曲线用于对原木进行自动测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本发明的部分实施例相应的附图。

图1为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的流程图之一。

图2为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的流程图之二。

图3为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的流程图之三。

图4为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的流程图之四。

图5为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的流程图之五。

图6为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的步骤S13的流程图。

图7为激光器投射激光线的示意图。

图8为激光器向待测原木端面投射激光线且由照相机进行照相时的示意图。

图9为激光器旋转α角度的示意图。

图10为激光线对应具有高度差的区域形成割断区的示意图。

图11为激光器旋转一次后控制器采集到的交界点的示意图。

图12为激光器旋转多次后控制器采集到的交界点的示意图。

图13为控制器提取出图12中的交界点的示意图。

图14为控制器生成待测原木端面的轮廓闭合曲线的示意图。

图15为具有缺角或镂空的原木端面的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

现有技术中一般是由人工采用卷尺进行测量。效率低且费时费力，其中，实现原木端面的自动测量则能替代现在的人工卷尺测量，而要进行自动测量的前提是提取原木端面的轮廓，现有技术中缺乏原木端面轮廓提取的方法。

如下为本发明提供的一种能解决以上技术问题的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的优选实施例。

请参照图1以及图7-图14，其中图1为本发明的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的流程图之一，图7-图14为激光器旋转配合相机拍照的操作过程示意图。

在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

本发明提供的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法的优选实施例为：一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其通过控制器、以及与控制器连接的激光器、电机以及相机4，包括以下步骤：

步骤S11:控制器控制激光器1向待测原木端面3投射激光线2，且控制电机带动激光器1转动。

步骤S12:在激光器1转动过程中，控制器控制相机4拍摄多张待测原木端面3的端面图像。

步骤S13:控制器根据多张端面图像生成待测原木端面3的轮廓闭合曲线。

这里的电机可以选用伺服电机，由伺服电机控制激光器1精确转动，激光器1转动到不同的角度位置时，相机4至少拍一幅原木端面3的端面图像。激光器投射的激光线需转动覆盖360°的待测原木端面3，激光器1的多次转动，同时相机4配合拍照，使得控制器能通过多张端面图像采集激光线2与原木端面3轮廓的交界点6数据，并通过图形处理的边缘提取算法形成原木边缘的连续的交界点6数据，最终通过拟合算法，生成待测原木端面3的轮廓闭合曲线，达到提取原木端面3轮廓的结果。

其中激光线2有特定的颜色，可通过提取与激光线2颜色对应的像素点，从而拾取形成端面图像中的激光线2，并进一步的确定交界点6。点与点之间可通过图形处理的边缘提取算法进行拟合成线条，如利用直线公式Y＝KX+b或其他霍夫变换函数进行分析拟合。

在本发明中，步骤S11中，激光器1向待测原木端面3投射多根激光线2，多根激光线2互相交错，多根激光线2的交点位于待测原木端面3内部，通过设置多根激光线2可以减少激光器旋转次数，提高效率。

请参照图7，激光器1向待测原木端面3投射平行的两根第一激光线2和平行的两根第二激光线2，第一激光线2和第二激光线2的相交形成“井”字形，使得激光线能较好的覆盖待测原木端面3，且相交角度范围介于85-95°之间，优选为90°。

其中请参照图2，在本发明中，步骤S11可以包括步骤S111：电机带动激光器1每隔设定的第一间隔时间转动第一间距角。

步骤S12可以包括步骤S121：相机4每隔第二间隔时间拍摄至少一张待测原木端面3的端面图像，第二间隔时间等于第一间隔时间，第二间隔时间的起始值位于第一间隔时间的起始值和中值之间，即相机4在激光器1停顿期间对待测原木端面3进行拍照。

请参照图3，更进一步的，在本发明中，步骤S11还可以包括步骤S112：电机带动激光器1转动至少两个转动行程，每个转动行程的激光线覆盖360°，每个转动行程由电机带动激光器1每隔设定的第一间隔时间转动第一间距角，在相邻的两个转动行程之间，由电机在第三间隔时间内带动激光器1转动一个第二间距角，第二间距角等于第一间距角的若干等份之一，如第二间距角等于第一间距角的1/3或1/2。

步骤S12还包括步骤S122：对应每个转动行程具有相应的第一拍摄行程，每个第一拍摄行程的时长等于转动行程的时长，第一拍摄行程由相机4每隔第二间隔时间拍摄至少一张待测原木端面3的端面图像，第二间隔时间等于第一间隔时间，第二间隔时间的起始值位于第一间隔时间的起始值和中值之间，相邻的第一拍摄行程之间相距一个第三间隔时间；

步骤S13还包括步骤S131：控制器根据每个转动行程中的多张端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线,确定是否进行下一个转动行程和下一个第一拍摄行程。

在每个转动行程结束时，均可生成相应的轮廓闭合曲线，可通过分析轮廓闭合曲线判断原木质量，以决定是否进一步的进行更精细的轮廓提取，能将有空心、严重缺角等质量差的原木剔出，以提高效率。

请参照图4，在本发明中，步骤S11还可以包括步骤S113：电机带动激光器1以设定转速匀速转动。

步骤S12还可以包括步骤S123：相机4拍照时以同等设定转速转动，即相机4相对激光线是静止的，从而能拍摄清楚激光线。

请参照图5，步骤S12还可以包括步骤S124：相机4包括第二拍摄行程，第二拍摄行程的时长等于电机带动激光器1转动一圈的时长，在每个第二拍摄行程中，相机4每隔第四间隔时间拍摄至少一张待测原木端面3的端面图像，相邻的第二拍摄行程之间相距一个第五间隔时间，第五间隔时间等于第四间隔时间的若干等份之一，如第五间隔时间等于第四间隔时间的1/3或1/2。

请参照图6和图10，在本发明中，需要理解的是，激光线经过有高度差的区域时，会形成割断区，例如待测原木端面3与背景之间的高度差，激光线对应待测原木端面3与背景之间的区域便会形成割断区，同时如图15原木空心或其他原因导致原木端面有凹坑8，同样会形成高度差，进而形成割断区。

可参照图10至图14之间的演变，本实施例中的步骤S13具体还可以包括：

步骤S21：激光线2对应具有高度差的区域形成割断区5，以割断区5靠近待测原木端面3一侧的激光线2为内侧线段，控制器拾取内侧线段，并以内侧线段靠近割断区5的端点为交界点6。

步骤S22：将多个交界点6连接拟合生成待测原木端面3的轮廓闭合曲线。

进一步的，步骤S21还可以包括：

激光器1的投射区域具有投射中心点，选取激光线2上远离投射中心点的割断区5作为边界割断区5，以边界割断区5靠近待测原木端面3一侧的激光线2为内侧线段，控制器拾取内侧线段，并以内侧线段靠近边界割断区5的端点为交界点6，这样可以避免将激光线靠近凹坑8的端点确定为交界点，影响轮廓闭合曲线的生成。

在本实施例中，步骤S22还可以包括：

相邻的两个交界点6之间连接形成单元线，计算相邻的单元线的斜率差值，若斜率差值大于设定值，即当斜率差值突然特别大，可能是因为存在图15所示较大的缺角7，此时则可发出相应的提示信息，以便将缺陷木材剔出。

在本发明中，步骤S12还可以包括：

控制器拾取计算第一张端面图像内的割断区5的数量，若割断区5的数量小于激光线2的数量的2倍，则发出相应的提示信息。请参照图10，如果有4根激光线，正常应当至少拾取到8个割断区，若割断区5的数量少于8个，可能相机4没将待测原木端面3拍全，此时可发出相应的提示信息，以便操作人员进行核查，避免后续的无效拍照，拉低效率。

本实施例的一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法由控制器控制激光器向待测原木端面投射激光线，且控制电机带动激光器转动，在激光器转动过程中，控制器控制相机拍摄多张待测原木端面的端面图像，控制器根据多张端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线，端面轮廓提取高效快速且精度高，该轮廓闭合曲线用于对原木进行自动测量。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，通过控制器、以及与所述控制器连接的激光器、电机以及相机，包括以下步骤：

步骤S11:所述控制器控制所述激光器向待测原木端面投射激光线，且控制所述电机带动所述激光器转动；

步骤S12:在所述激光器转动过程中，所述控制器控制所述相机拍摄多张待测原木端面的端面图像；

步骤S13:所述控制器根据多张所述端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线；

所述步骤S13包括：

步骤S21：所述激光线对应具有高度差的区域形成割断区，以所述割断区靠近待测原木端面一侧的激光线为内侧线段，所述控制器拾取所述内侧线段，并以所述内侧线段靠近所述割断区的端点为交界点；

步骤S22：将多个所述交界点连接拟合生成所述待测原木端面的轮廓闭合曲线。

2.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述激光器向待测原木端面投射多根所述激光线，多根所述激光线互相交错，多根所述激光线的交点位于待测原木端面内部。

3.根据权利要求2所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，所述激光器向待测原木端面投射平行的两根第一激光线和平行的两根第二激光线，所述第一激光线和所述第二激光线的相交，且相交角度范围介于85-95°之间。

4.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，

在所述步骤S11中：所述电机带动所述激光器每隔设定的第一间隔时间转动第一间距角；

在所述步骤S12中：所述相机每隔第二间隔时间拍摄至少一张待测原木端面的端面图像，所述第二间隔时间等于所述第一间隔时间，所述第二间隔时间的起始值位于所述第一间隔时间的起始值和中值之间。

5.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，

在所述步骤S11中：所述电机带动所述激光器转动至少两个转动行程，每个所述转动行程的激光线覆盖360°，每个所述转动行程由所述电机带动所述激光器每隔设定的第一间隔时间转动第一间距角，在相邻的两个所述转动行程之间，由所述电机在第三间隔时间内带动所述激光器转动一个第二间距角，所述第二间距角等于所述第一间距角的若干等份之一；

在所述步骤S12中：对应每个所述转动行程具有相应的第一拍摄行程，每个所述第一拍摄行程的时长等于所述转动行程的时长，所述第一拍摄行程由所述相机每隔第二间隔时间拍摄至少一张待测原木端面的端面图像，所述第二间隔时间等于所述第一间隔时间，所述第二间隔时间的起始值位于所述第一间隔时间的起始值和中值之间，相邻的所述第一拍摄行程之间相距一个所述第三间隔时间；

在所述步骤S13中：所述控制器根据每个转动行程中的多张所述端面图像生成待测原木端面的轮廓闭合曲线,确定是否进行下一个所述转动行程和下一个所述第一拍摄行程。

6.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，

在所述步骤S11中：所述电机带动所述激光器以设定转速匀速转动；

在所述步骤S12中：所述相机拍照时以同等所述设定转速转动。

7.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，所述步骤S21还包括：

所述激光器的投射区域具有投射中心点，选取所述激光线上远离所述投射中心点的割断区作为边界割断区，以所述边界割断区靠近待测原木端面一侧的激光线为内侧线段，所述控制器拾取所述内侧线段，并以所述内侧线段靠近所述边界割断区的端点为交界点。

8.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，所述步骤S22还包括：

相邻的两个所述交界点之间连接形成单元线，计算相邻的所述单元线的斜率差值，若斜率差值大于设定值，则发出相应的提示信息。

9.根据权利要求1所述的旋转光栅的原木端面轮廓提取方法，其特征在于，所述步骤S12还包括：

所述控制器拾取计算第一张所述端面图像内的所述割断区的数量，若所述割断区的数量小于所述激光线的数量的2倍，则发出相应的提示信息。

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