物體表面高度重建方法及系統(tǒng)、光學字符提取方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供物體表面高度重建方法及其系統(tǒng)、光學字符提取方法及其系統(tǒng)。該物體表面高度重建方法包括以下步驟：將n個光源等間隔布置于在照射區(qū)域上方的同一圓上，n≥3；將圖像捕獲裝置布置在圓心的上方；將照射區(qū)域劃分為被n個光源照亮的區(qū)域，...被2個光源照亮的區(qū)域；依次點亮光源并捕獲位于照射區(qū)域中的物體的圖像；根據所捕獲的圖像和所劃分的區(qū)域來生成三維高度圖像。利用本發(fā)明，可以構建三維高度圖像。另外，還可以對三維高度圖像進行進一步處理提取物體表面的凹凸字符和二維碼。
【專利說明】物體表面高度重建方法及系統(tǒng)、光學字符提取方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領域，尤其涉及三維重建方法及其系統(tǒng)、光學字符提取方法及其系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在光學字符提取應用(諸如OCR、DMC應用)中，通常需要清晰的包含待提取的字符的圖片。以OCR應用為例，通常使用低角度光源來照亮字符邊緣同時保持背景為暗。然而，在許多情況下，低角度光源不能夠起作用。圖1a-1b示出了現(xiàn)有技術中待照射的物體的兩個示例。在圖1a中，字符區(qū)域比周圍區(qū)域低，使得低角度光源不能直接照亮字符區(qū)域。在圖1b中，由于該物體表面由合成材料制成，在使用低角度光源的情況下，不能夠照亮字符區(qū)域而保持背景為暗。在圖1a-1b所示的情況下，利用低角度光源不能夠獲得清晰的包含待提取字符的圖片。
【發(fā)明內容】
[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供一種物體表面高度重建方法及其系統(tǒng)、光學字符提取方法及其系統(tǒng)。
[0004]一方面，提供一種物體表面高度重建方法。該方法包括以下步驟:
[0005]將η個光源等間隔布置于在照射區(qū)域上方的同一圓上，η≥3 ;
[0006]將圖像捕獲裝置布置在圓心的上方；
[0007]將照射區(qū)域劃分為被η個光源照亮的區(qū)域，...被2個光源照亮的區(qū)域；
[0008]依次點亮光源并僅在最后被點亮的一個光源被點亮的情況下利用圖像捕獲裝置捕獲位于照射區(qū)域中的物體的圖像；
[0009]根據所捕獲的圖像和所劃分的區(qū)域來生成三維高度圖像
[0010]優(yōu)選地，在本發(fā)的物體表面高度重建方法中，生成三維高度圖像的步驟包括:
[0011]根據所捕獲的圖像的像素的亮度、像素所處的區(qū)域以及該區(qū)域與光源的相關性生成亮度矩陣I;
[0012]根據像素所處的區(qū)域與光源的相關性確定所使用的光源并根據所使用的光源的位置來確定光源方向矩陣L ;
[0013]確定物體表面反射率P，其中P = I (LV1)(Lt.I) I ；
[0014]確定物體表面法向量Ν，
【權利要求】
1.一種物體表面高度重建方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 將η個光源等間隔布置于在照射區(qū)域上方的同一圓上，n≥3 ; 將圖像捕獲裝置布置在圓心的上方； 將照射區(qū)域劃分為被η個光源照亮的區(qū)域，...被2個光源照亮的區(qū)域； 依次點亮光源并僅在最后被點亮的一個光源被點亮的情況下利用圖像捕獲裝置捕獲位于照射區(qū)域中的物體的圖像； 根據所捕獲的圖像和所劃分的區(qū)域來生成三維高度圖像。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，生成三維高度圖像的步驟包括: 根據所捕獲的圖像的像素的亮度、像素所處的區(qū)域以及該區(qū)域與光源的相關性生成亮度矩陣I ; 根據像素所處的區(qū)域與光源的相關性確定所使用的光源并根據所使用的光源的位置來確定光源方向矩陣L ； 確定物體表面反射率P，其中P = I (LV1)(Lt.I) I ； 確定物體表面法向量N，
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，求解泊松方程的步驟包括: 在自由邊界條件下，對物體表面梯度進行離散傅立葉變換以得到其離散傅立葉變換形
~PmnA2 確定Z的離散傅立葉變換形式~ 其中
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，求解泊松方程的步驟包括: 在Neumann邊界條件Vm = O下，對物體表面梯度進行離散余弦變換以得到其離散余弦變換形式1*"1.11.9
確定Z的離散余弦變換形式~其中
5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，求解泊松方程的步驟包括:在Dirichlet邊界條件u = O下，對物體表面梯度進行離散正弦變換以得到其離散正弦變換形式Pirul
確定ζ的離散正弦變換形式￡其中
6.一種物體表面高度重建系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括圖像采集單元和圖像處理單元，其中 該圖像采集單元包括η個光源、圖像捕獲裝置，該η個光源等間隔布置于在照射區(qū)域上方的同一圓上，η≥3，圖像捕獲裝置布置在圓心的上方； 圖像處理單元包括: 區(qū)域劃分單元，將照射區(qū)域劃分為被η個光源照亮的區(qū)域，...被2個光源照亮的區(qū)域； 控制單元，依次點亮光源并僅在最后被點亮的一個光源被點亮的情況下利用圖像捕獲裝置捕獲位于照射區(qū)域中的物體的圖像，并且將所捕獲的圖像發(fā)送至三維高度圖像生成單元; 三維高度圖像生成單元，根據所捕獲的圖像和所劃分的區(qū)域來生成三維高度圖像。
7.如權利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，三維高度圖像生成單元包括: 亮度矩陣生成單元，根據所捕獲的圖像的像素的亮度、像素所處的區(qū)域以及該區(qū)域與光源的相關性生成亮度矩陣I ; 光源方向矩陣生成單元，根據像素所處的區(qū)域與光源的相關性確定所使用的光源并根據所使用的光源的位置來確定光源方向矩陣L ； 物體表面法向量確定單元，用于確定物體表面反射率P和物體表面法向量N，其中P
8.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，處理單元包括: DFT單元，在自由邊界條件下，對物體表面梯度進行離散傅立葉變換以得到其離散傅立葉變換形式fm>n變換單元，確定Z的離散傅立葉變換形式其中
9.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，處理單元包括: DCT單元,在Neumann邊界條件Vw = 0下，對物體表面梯度進行離散余弦變換以得到其離散余弦變換形式 變換單元，確定Z的離散余弦變換形式其中
10.如權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，處理單元包括: DST單元,在Dirichlet邊界條件u = O下,對物體表面梯度進行離散正弦變換以得到其離散正弦變換形式^nvi
變換單元，確定Z的離散正弦變換形式其中
11.一種光學字符提取方法，其特征在于，該光學字符提取方法包括: 利用權利要求1-5之一的方法生成包括待提取的字符的三維高度圖像； 利用形態(tài)學運算來處理三維高度圖像以提取字符區(qū)域；以及 提取字符區(qū)域中的字符。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述字符選自包括以下項的組:字母、文字、數字、二維碼、條形碼。
13.—種光學字符提取系統(tǒng),其特征在于,該光學字符識別系統(tǒng)包括如權利要求6-10之一所述的物體表面高度重建系統(tǒng)、字符區(qū)域提取單元以及字符提取單元，其中 物體表面高度重新系統(tǒng)生成待提取的字符的三維高度圖像并將該三維高度圖像發(fā)送至字符區(qū)域提取單元； 字符區(qū)域提取單元，利用形態(tài)學運算來處理三維圖像以提取字符區(qū)域并將該字符區(qū)域發(fā)送至字符提取單元；以及 字符提取單元，提取字符區(qū)域中的字符。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述字符選自包括以下項的組:字母、文字、數字、二維碼、條形碼。
【文檔編號】G06T17/00GK103903300SQ201210585906
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月31日 優(yōu)先權日:2012年12月31日
【發(fā)明者】丁洪萍, 王力, 張鵬 申請人:博世汽車部件(蘇州)有限公司