CN117668406A - 光学测量装置高度数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种光学测量装置高度数据处理方法，所述方法包括如下步骤：选择确定能够参与运算的相邻点的数量N；选择权重值q1、q2、q3、…、qN；取得采集到的被测物体的N个点的原始高度值h1、h2、h3、…、hN，其中所述原始高度值依序排列，hN为以所选择的点为第1点依序选择的对应第N个点的原始高度值；利用以下公式计算出相应点位的高度计算值：高度计算值＝(权重1+权重2+权重3+…+权重N)/(q1+q2+q3+…+qN)，其中权重＝qN×hN，并且如果某一个权重为零，则在高度计算值的公式的分母中对应的权重值qN也设置为零。
Description
【技术领域】
本发明属于测量技术领域，特别涉及光学测量装置高度数据处理方法。
【背景技术】
光学测量装置(如工业相机)以其高精度、非接触、自动化以及低成本等优势，被广泛运用在航空航天、汽车制造、建筑、工程等领域。然而在使用过程中，此光学测量装置输出的高度数据存在异常点和异常波动，而业界通常采用均值滤波方法做简单的平滑处理，此种方法对畸变响应慢，并且不能从根本上消除畸变而只能实现减缓。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种光学测量装置高度数据处理方法，用以解决现有技术中采用的均值滤波方法所产生的对畸变响应慢并且不能消除畸变的问题。
为实现上述目的，实施本发明的光学测量装置高度数据处理方法包括如下步骤：
选择确定能够参与运算的相邻点的数量N；
选择权重值q1、q2、q3、…、qN；
取得采集到的被测物体的N个点的原始高度值h1、h2、h3、…、hN，其中所述原始高度值依序排列，hN为以所选择的点为第1点依序选择的对应第N个点的原始高度值；
利用以下公式计算出相应点位的高度计算值：
高度计算值＝(权重1+权重2+权重3+…+权重N)/(q1+q2+q3+…+qN)，其中权重＝qN×hN，并且如果某一个权重为零，则在高度计算值的公式的分母中对应的权重值qN也设置为零。
依据上述主要特征，所述权重值设有多组，并且每组包括的权重值的数量与所选择的确定待处理的数据数量相同。
依据上述主要特征，所述能够参与运算的相邻点的数量N可为5、7、9。
依据上述主要特征，所述原始高度值按采集时间排列或者按设定的方向排列。
与现有技术相比较，利用本发明所揭示的方法，可以有效去除零值点并可以还原原始高度值，使波形更平滑，动态响应迅速。
【附图说明】
图1为实施本发明的光学测量装置高度数据处理方法的流程示意图。
图2为本发明第一实施例中采集的原始高度数据列表。
图3为本发明第一实施例原始高度与处理后的高度对比图。
图4为本发明第二实施例中采集的原始高度数据列表。
图5为本发明第二实施例原始高度与处理后的高度对比图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，为实施本发明的光学测量装置高度数据处理方法的流程示意图。实施本发明的光学测量装置高度数据处理方法包括如下步骤：
选择确定待处理的能够参与运算的相邻点的数量N，通常N可设置为5、7、9，但也可根据实际情况进行调整；
选择权重值q1、q2、q3、…、qN，此权重值设有多组，并且每组包括的权重值的数量与所选择的确定待处理的数据数量相同，如选择确定待处理的数据数量为5，则每组包括5个权重值，此权重值由被测物的差异、用户对测量精度要求进行确定，通过事先测试得到；
取得采集到的被测物体的N个点的原始高度值h1、h2、h3、…、hN，其中所述原始高度值依序排列，hN为以所选择的点为第1点依序选择的对应第N个点的原始高度值，如h1即欲计算的点原始高度值，h2为与欲计算的点相邻的下一个点的原始高度值，依此类推；其中原始高度值可按采集时间排列，或者按设定的方向(如待测物体从左向右或从前向后的高度测量值)排列，此根据实际情况进行设定。
利用以下公式计算出相应点位的高度计算值：
高度计算值＝(权重1+权重2+权重3+…+权重N)/(q1+q2+q3+…+qN)，其中权重＝qN×hN，并且如果某一个权重为零，则在高度计算值的公式的分母中对应的权重值qN也设置为零。
为便于理解，对上述的高度计算值的计算公式说明如下：
假设待处理的数据数量选为5，对应的权重值分别为q1、q2、q3、q4、q5；
设欲计算的点为第1个点(即起点)，顺序连续5个点的原始高度值分别为h1、h2、h3、h4、h5；
则权重N＝权重值qN×高度值hN；如权重1＝q1×h1；权重2＝q2×h2；权重3＝q3×h3；权重4＝q4×h4；权重5＝q5×h5；
则此点的高度计算值＝(权重1+权重2+权重3+权重4+权重5)/(q1+q2+q3+q4+q5)；如果某项的权重计算值为0(如原始高度值为0)，则在计算高度计算值时去掉除数中相应的权重，如权重2为0，则高度计算值＝(权重1+0+权重3+权重4+权重5)/(q1+0+q3+q4+q5)。如果所有权重都为0，则高度计算值为0。
请参阅图2与图3所示，是以待处理的数据数量设为5个构造的模拟数据。以下对图2中数据生成说明如下：
B列是原始高度值，H列是通过权重算法得到的高度计算值。
C2、D2、E2、F2、G2为对应的权重参数设置值，此处选择权重参数为1、2、8、2、1；
表格内部的数据按上面的公式进行计算：
C3＝C2×B3(设B3为第一个点的原始高度值)＝2.5
D3＝D2×B4(第二个点的原始高度值)＝5
E3＝E2×B5(第三个点的原始高度值)＝19.2
F3＝F2×B6(第四个点的原始高度值)＝5
G3＝G2×B7(第五个点的原始高度值)＝2.4
H3＝(C3+D3+E3+F3+G3)/(C2+D2+E2+F2+G2)＝(2.5+5+19.2+5+2.4)/(1+2+8+2+1)＝2.4357
C4＝C2×B4(设B4为第一个点的原始高度值)＝2.5
D4＝D2×B5(第二个点的原始高度值)＝4.8
E4＝E2×B6(第三个点的原始高度值)＝20
F4＝F2×B7(第四个点的原始高度值)＝4.8
G4＝G2×B8(第五个点的原始高度值)＝2.4
H4＝(C4+D4+E4+F4+G4)/(C2+D2+E2+F2+G2)＝(2.5+4.8+20+4.8+2.4)/(1+2+8+2+1)＝2.4643。
其他的数据以此类推得到。当计算到高度数据末端时默认后续数据是0，所以对应的权重是0，见表格末尾数据。
其中图2是模拟数据，图3是模拟数据生成的图表。图表中实线是原始模拟数据波形图，虚线是经过权重滤波算法后的波形图。对比原始数据和滤波后波形图可以见模拟数据有很多零值点，这些点在波形图上的纵坐标为0。如果设置的权重值为1、2、8、2、1时，计算值在图2表格的右侧，对应图3上的虚线波形图。我们对比发现小于等于4的零值点均消除了。连续6个零值点在图3的虚线上变成2个零值点。这就是利用本发明的方法产生的高度数据零值优化。另外也可以发现图3中的虚线较实线更平滑，也就是说在处理之后消除了异常抖动。
请参阅图4与图5所示，当调整权重值为2、2、2、2、2，则可以看出图5中的虚线波形图变成更加平滑，这样就可以适应多种测量场景，即可以通过调整权重值调整高度数据的滤波效果。
同样，当待处理的数据数量设置为7和9时，对应的零点填充数量相应的变为6个和8个，如此可以弥补更多的由于光线不足带来的漏点和测量缺陷，能更好的还原原始高度值，可以满足更多的用户需求。
与现有技术相比较，利用本发明所揭示的方法，可以有效去除零值点并可以还原原始高度值，使波形更平滑，动态响应迅速。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种光学测量装置高度数据处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
选择确定能够参与运算的相邻点的数量N；
选择权重值q1、q2、q3、…、qN；
取得采集到的被测物体的N个点的原始高度值h1、h2、h3、…、hN，其中所述原始高度值依序排列，hN为以所选择的点为第1点依序选择的对应第N个点的原始高度值；
利用以下公式计算出相应点位的高度计算值：
高度计算值＝(权重1+权重2+权重3+…+权重N)/(q1+q2+q3+…+qN)，其中权重＝qN×hN，并且如果某一个权重为零，则在高度计算值的公式的分母中对应的权重值qN也设置为零。
2.如权利要求1所述的光学测量装置高度数据处理方法，其特征在于：所述权重值设有多组，并且每组包括的权重值的数量与所选择的确定待处理的数据数量相同。
3.如权利要求1所述的光学测量装置高度数据处理方法，其特征在于：所述能够参与运算的相邻点的数量N为5、7、9。
4.如权利要求1所述的光学测量装置高度数据处理方法，其特征在于：所述原始高度值按采集时间排列或者按设定的方向排列。
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