一种激光水平仪的自动调校方法与流程

本发明涉及控制或调节，具体涉及一种激光水平仪的自动调校方法。

背景技术：

1、激光水平仪其实是在普通水准仪望远镜筒上安装并固定了激光装置而制成的一类测量仪器，在使用的过程中，激光水平仪通过发射激光束，使激光束通过棱镜导光系统形成激光面以投射出水平和铅垂的激光线，实现测量的目的。当激光水平仪测量结果不准确时，可以通过投射在测量物体上的激光线实现对激光水平仪的校正，故激光水平仪的激光线是否准确直接影响了激光水平仪的性能，对激光水平仪的自动调校意义重大。

2、现有技术中一般利用阈值对包含激光线的图像进行处理，得到激光线，比如，将大于阈值对应的像素点记为激光线对应的像素点，进而得到激光线，该方法对阈值的取值精度要求较高，一旦阈值选取的不够精确，则有可能将非激光线对应的像素点划分为激光线对应的像素点，得到不准确的激光线。因此，亟需一种方法准确获取激光线，进而精准实现对激光水平仪的自动调校。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种激光水平仪的自动调校方法，所采用的技术方案具体如下：

2、采集图像，得到图像对应的灰度图；通过canny算子获取灰度图中的边缘点与非边缘点；计算各非边缘点的灰度频率；

3、任意选取一个非边缘点，以该非边缘点为中心获取该非边缘点对应的设定区域，根据设定区域内的各非边缘点，计算该非边缘点对应的混乱程度与相似性；

4、根据灰度频率、相似性以及混乱程度，计算各非边缘点的第一优选值，将最大第一优选值对应的非边缘点作为背景聚类中心；

5、根据背景聚类中心和各非边缘点，计算各非边缘点的第二优选值，将最大第二优选值对应的非边缘点作为激光聚类中心；

6、基于各非边缘点和背景聚类中心得到各非边缘点的背景判定值；基于各非边缘点和激光聚类中心得到各非边缘点的激光判定值；根据背景判定值与激光判定值将各非边缘点划分为背景点和激光点；

7、根据背景点、激光点以及边缘点计算检测效果；

8、当检测效果大于检测阈值时，根据边缘点对激光水平仪进行校正；

9、当检测效果小于等于检测阈值时，根据检测效果对canny算子中的低阈值进行修正，利用修正后的低阈值重新获取灰度图中的边缘点与非边缘点，直至检测效果大于检测阈值停止修正，并根据边缘点对激光水平仪进行校正。

10、优选的，所述根据设定区域内的各非边缘点，计算该非边缘点对应的混乱程度与相似性的方法包括：计算设定区域内除该非边缘点之外的其他非边缘点与该非边缘点之间的灰度值差值，根据灰度值差值确定混乱程度；

11、所述相似性为：

12、

13、其中，为非边缘点的相似性，为非边缘点的灰度值；为设定区域内除非边缘点之外的第i个非边缘点的灰度值；为设定区域内除非边缘点之外的第i个非边缘点的灰度频率；为非边缘点的灰度频率；为设定区域内除非边缘点之外的第i个非边缘点的混乱程度；为非边缘点的混乱程度；为设定区域内除非边缘点之外的非边缘点的总数量；为自然常数；为求取最大值的函数；为求取绝对值的函数。

14、优选的，所述根据灰度频率、相似性以及混乱程度，计算各非边缘点的第一优选值的方法具体为：将混乱程度与非0常数的和记为第一特征值，将灰度频率与第一特征值的比值记为第二特征值，则第二特征值与相似性的乘积为第一优选值。

15、优选的，所述第二优选值为：

16、

17、其中，为除背景聚类中心z之外的第b个非边缘点的第二优选值，为除背景聚类中心z之外的第b个非边缘点的灰度值；为除背景聚类中心z之外的第b个非边缘点的混乱程度；为背景聚类中心z的灰度值；为求取最大值的函数；为求取绝对值的函数。

18、优选的，所述基于各非边缘点和背景聚类中心得到各非边缘点的背景判定值；基于各非边缘点和激光聚类中心得到各非边缘点的激光判定值；根据背景判定值与激光判定值将各非边缘点划分为背景点和激光点的方法具体为：

19、获取各非边缘像素点到背景聚类中心的距离，将距离按照从小到大的顺序进行排列，从最小距离开始，计算该边缘点的背景判定值与激光判定值；比较背景判定值与激光判定值的大小，当激光判定值大于背景判定值时，则该非边缘点为激光点；当激光判定值小于等于背景判定值时，则该非边缘点为背景点；直至将各非边缘点划分为背景点和激光点；

20、所述背景判定值为：

21、

22、其中，为非边缘点的背景判断值；为非边缘点c的灰度值，为背景聚类中心z的灰度值；为当前背景点中第j个背景点的灰度值；为当前背景点中第j个背景点与背景聚类中心z之间的距离；为当前背景点与背景聚类中心z之间距离的最大值；为当前背景点的数量，为自然常数；为求取绝对值的函数；

23、所述激光判定值为：

24、

25、其中，为非边缘点的激光判定值；为非边缘点c的灰度值，为激光聚类中心o的灰度值；为当前激光点中第k个激光点的灰度值；为当前激光点中第k个激光点与激光聚类中心o之间的距离；为当前激光点与激光聚类中心o之间距离的最大值；为当前激光点的数量，为自然常数；为求取绝对值的函数。

26、优选的，所述根据背景点、激光点以及边缘点计算检测效果的方法具体为：根据激光点获取激光区域，所述激光区域由激光点构成；将位于激光区域边界的激光点记为激光边界点；根据背景点获取背景区域，所述背景区域由背景点构成，将位于背景区域边界的背景点记为背景边界点；并将背景边界点与激光边界点统称为边界点，根据各边界点和边缘点之间的最小距离确定检测效果。

27、优选的，所述修正后的低阈值为：，其中，为修正后的低阈值，为低阈值，为检测效果。

28、本发明实施例至少具有如下有益效果：

29、本发明通过canny算子获取灰度图中的边缘点与非边缘点；计算各非边缘点对应的混乱程度、相似性以及灰度频率；其中，在计算相似性时，对灰度值、灰度频率以及混乱程度均进行了考虑，考虑的因素比较全面，能够得到更加准确的得到相似性的计算结果。进而获取各非边缘点的第一优选值与第二优选值，根据第一优选值与第二优选值获取激光聚类中心与背景聚类中心，进而将各非边缘点划分为背景点和激光点；其中，本发明中的激光聚类中心与背景聚类中心通过第一优选值与第二优选值进行获取，而不是随机盲目的获取，能够准确得到各非边缘点的划分结果；根据背景点、激光点以及边缘点计算检测效果；当检测效果大于检测阈值时，根据边缘点对激光水平仪进行校正；当检测效果小于等于检测阈值时，根据检测效果对canny算子中的低阈值进行修正，得到修正后的低阈值，直至检测效果大于检测阈值停止对canny算子中的低阈值进行修正。本发明通过检测效果不断地对canny算子中的低阈值进行修正，能够更加精确的获取边缘点，避免了由于边缘点的检测精度影响激光线的检测精度，提高了激光线的检测精度与检测效率，从而提高了激光水平仪的自动调校的效率与准确度。

技术特征：

1.一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，所述根据设定区域内的各非边缘点，计算该非边缘点对应的混乱程度与相似性的方法包括：计算设定区域内除该非边缘点之外的其他非边缘点与该非边缘点之间的灰度值差值，根据灰度值差值确定混乱程度；

3.根据权利要求1所述的一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，所述根据灰度频率、相似性以及混乱程度，计算各非边缘点的第一优选值的方法具体为：将混乱程度与非0常数的和记为第一特征值，将灰度频率与第一特征值的比值记为第二特征值，则第二特征值与相似性的乘积为第一优选值。

4.根据权利要求1所述的一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，所述第二优选值为：

5.根据权利要求1所述的一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，所述基于各非边缘点和背景聚类中心得到各非边缘点的背景判定值；基于各非边缘点和激光聚类中心得到各非边缘点的激光判定值；根据背景判定值与激光判定值将各非边缘点划分为背景点和激光点的方法具体为：

6.根据权利要求1所述的一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，所述根据背景点、激光点以及边缘点计算检测效果的方法具体为：根据激光点获取激光区域，将位于激光区域边界的激光点记为激光边界点；根据背景点获取背景区域，将位于背景区域边界的背景点记为背景边界点；根据各边界点和边缘点之间的最小距离确定检测效果。

7.根据权利要求1所述的一种激光水平仪的自动调校方法，其特征在于，所述修正后的低阈值为：，其中，为修正后的低阈值，为低阈值，为检测效果。

技术总结
本发明涉及控制或调节技术领域，具体涉及一种激光水平仪的自动调校方法：获取灰度图，通过canny算子获取灰度图中的边缘点与非边缘点；计算各非边缘点的灰度频率、混乱程度与相似性；得到各非边缘点的第一优选值与第二优选值，获取背景聚类中心与激光聚类中心；计算各非边缘点的背景判定值与激光判定值将各非边缘点划分为背景点和激光点；根据背景点、激光点以及边缘点计算检测效果；当检测效果大于检测阈值时，根据边缘点对激光水平仪进行校正；当检测效果小于等于检测阈值时，根据检测效果对canny算子中的低阈值进行修正，直至检测效果大于检测阈值停止修正，然后根据边缘点对激光水平仪进行校正。本发明能够准确校正激光水平仪。

技术研发人员：于建林,于润发,林园园
受保护的技术使用者：南通凯锐激光科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14