【问题标题】:Laser line detection opencv激光线检测opencv
【发布时间】:2015-11-17 15:37:43
【问题描述】:

我想为自治系统检测激光线。

到目前为止我的工作: 1.我在RGB通道中分割图像 2. 只使用红色通道,因为使用的是红色激光线 3.手动获取阈值 4.在二值图像中搜索一个值!= 0

对于自动系统的用例,我无法手动设置阈值,有什么想法可以解决这个问题吗?

由于阳光的照射,仅搜索图像中的最高峰是不够的。

也许我可以搜索短峰.. 因为在激光线区域内亮度增加快,激光线后又快速下降。

如何在 opencv 中实现这一点?

【问题讨论】:

  • 你可以试试Laplacian
  • 从长远来看 - 这将不起作用。您必须为您的相机使用过滤器,该过滤器将通过您的激光波长。否则,您将无法从仅使用 R 阈值获得的所有噪声数据中分割出激光线。
  • 我可以使用其他 2 个渠道来获得更好的解决方案吗?
  • 可能使用 HSV 色调通道而不是 RGB R 通道
  • 我已经试过了,但结果也很糟糕:(

标签: opencv


【解决方案1】:

更新

好的,我看过你更新的图片。我的算法归结为以下步骤。

  • 在图像中查找最亮的列(即激光线)

  • 在最亮的列中查找暗间隙

  • 找到激光线间隙中最亮的相邻列

第 1 步 - 查找图像中最亮的列(即激光线)

最简单的方法是将图像向下挤压,使其仍然是原始宽度,但只有一个像素高,有效地平均了图像每个垂直列中的像素。然后应用-auto-level 以将其对比度拉伸到 0-255 的整个范围,并将其阈值设置为 95%,以查找在最亮 5% 范围内的所有列。然后寻找阈值为白色 (#ffffff) 的像素。这是ImageMagick中的一行,如下:

convert http://i.stack.imgur.com/1P1zj.jpg -colorspace gray \
    -resize x1!                                             \
    -auto-level                                             \
    -threshold 95% text: | grep -i ffffff

输出:

297,0: (255,255,255)  #FFFFFF  white
298,0: (255,255,255)  #FFFFFF  white
299,0: (255,255,255)  #FFFFFF  white

所以,我现在知道第 297-299 列是激光线所在的列。请注意,如果图片稍微旋转,或者激光不垂直,亮柱将被分割成多个柱。为了解决这个问题,您可以将图像的宽度缩小两倍或三倍,以便相邻的列倾向于在较小的图像中合并为一个,然后只需将列乘以缩小因子即可找到原始位置。

这完成了第 1 步,但在第 2 步之前还有一种替代方法。

我将图像分成 1 像素宽的列:

convert input.png -crop 1x +repage line%d.png

现在我找到最亮的一列(平均亮度最高的一列):

for f in line*; do m=$(convert -format "%[fx:mean]" $f info:);echo $m:$f ;done | sort -g

这给了这个

...
...
0.559298:line180.png
0.561051:line185.png
0.561337:line306.png
0.562527:line184.png
0.562939:line183.png
0.584523:line295.png
0.590632:line299.png
0.644543:line296.png
0.671116:line298.png
0.71122:line297.png      <--- brightest column = 297

第 2 步 - 在最亮的列中查找暗间隙

现在我取第 297 列并自动调平它,使最暗的部分变为零,最亮的部分变白,然后我否定它。

convert line297.png -colorspace gray -auto-level -threshold 20% -negate txt:

...
0,100: (0,0,0)  #000000  black
0,101: (0,0,0)  #000000  black
0,102: (0,0,0)  #000000  black
0,103: (0,0,0)  #000000  black
0,104: (0,0,0)  #000000  black
0,105: (0,0,0)  #000000  black
0,106: (0,0,0)  #000000  black
0,107: (0,0,0)  #000000  black
0,108: (255,255,255)  #FFFFFF  white  <- gap in laser line
0,109: (255,255,255)  #FFFFFF  white  <- gap in laser line
0,110: (255,255,255)  #FFFFFF  white  <- gap in laser line
0,111: (255,255,255)  #FFFFFF  white  <- gap in laser line
0,112: (0,0,0)  #000000  black
0,113: (0,0,0)  #000000  black
...
0,478: (0,0,0)  #000000  black
0,479: (0,0,0)  #000000  black

第 3 步 - 找到激光线间隙中最亮的相邻列

现在,如果我将此列与其两侧的每一列相乘,则其他列中不在激光线间隙中的所有部分都将变为零,并且在激光线间隙中的所有部分当我遍历第 297 列任一侧的列时,将相乘并累加。

所以,我检查第 240 到 340 列,将每一列与上一步中的掩码相乘,然后查看激光线间隙中哪一个最亮:

for i in {240..340} ;do n=$(convert line${i}.png mask.png -compose multiply -composite -format "%[mean]" info:);echo $n:$i ;done | sort -g

输出如下:

458.495:248
466.169:249
468.668:247
498.294:260
502.756:250
536.844:259
557.726:258
564.508:251
624.117:252
627.508:253  <--- column 253 is brightest

然后我可以看到第 253 列是激光线最暗的区域中最亮的。所以被替换的线在第 253 列。

我确信在opencv 中可以很容易地完成这项技术。

原答案

我可以告诉你一种方法,但不会给你任何opencv 的代码,因为我倾向于使用 ImageMagick。我将图像分成一系列垂直图像,每个图像宽 1 个像素 - 即单像素列。然后我得到所有列中亮度的平均值,可以立即看到最亮的列。它工作得很好,这是我测试算法的方法:

Split image into single pixel columns
convert http://i.stack.imgur.com/vMiU1.jpg -crop 1x +repage line%04d.png

看看我们得到了什么:

ls line*
line0000.png    line0128.png    line0256.png    line0384.png    line0512.png
line0001.png    line0129.png    line0257.png    line0385.png    line0513.png
...
line0126.png    line0254.png    line0382.png    line0510.png    line0638.png
line0127.png    line0255.png    line0383.png    line0511.png    line0639.png

是的,640 条垂直线。检查一个的大小...

identify line0639.png 
line0639.png PNG 1x480 1x480+0+0 8-bit sRGB 1.33KB 0.000u 0:00.000

是的,它宽 1 像素,高 480 像素。

现在获取所有线条的平均亮度并按亮度排序:

for f in line*; do m=$(convert -format "%[fx:mean]" $f info:);echo $m:$f ;done | sort -g

输出

0.5151:line0103.png
0.521621:line0104.png
0.527829:line0360.png
0.54699:line0356.png
0.567822:line0355.png
0.752827:line0358.png  <--- highest brightness
0.76616:line0357.png   <--- highest brightness

第 357 列和第 358 列似乎很容易识别为您的答案。

【讨论】:

  • 嗨,马克,感谢您的回答。我又发了一张照片。图像和位置中有一个对象。激光线的变化。我还需要两条线的位置来获得三角测量的距离。
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