引用本文:
范庆辉,欧峰,袁彪,等. 基于光纤内窥镜图像标定方法[J]. 光通信技术,2023,47(5):72-76.
范庆辉,欧 峰,袁 彪,文勇
(中国工程物理研究院 总体工程研究所,四川 绵阳 621000)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:光纤内窥镜被广泛应用于复杂结构狭小空间里的破坏损伤探测,但因其固有特性及外界噪声影响致使采集到的图像呈现蜂窝网格状,且存在30%左右的桶形畸变。针对此问题,提出了一种基于光纤内窥镜图像标定方法,首先设计了可自由移动的标定系统,然后采用高斯滤波、二值化处理、mark点识别、畸变矫正等方法对标定板图像中的光纤束进行处理,最后使用该标定方法对光纤内窥镜拍摄的不同类型的标定板图像进行标定矫正。试验结果表明,所提标定方法适合多种场景和不同质量图像的矫正识别,测量误差仅为10 μm。
关键词:光纤内窥镜;标定系统;畸变矫正;微位移
中图分类号:TN383 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2023)06-0072-05
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2023.06.015
0 引言
光纤内窥镜因其直径小、探头可弯曲等优点被广泛应用在结构复杂的空间(如狭小空间里的裂纹、腐蚀等)探测中[1]。探测时,通常将光纤内窥镜伸入被测物体内部,并在内窥镜目镜端安装一个高分辨率的数字相机,对光纤内窥镜里的影像进行拍摄存储,利用软件对采集的图像进行实时分析。然而,与常规镜头拍摄的图像相比,相机经光纤内窥镜采集到的图像受外界环境和自身缺陷的影响会产生噪声[2],出现对比度明显降低、画质模糊、背景和目标物难以区分等现象,造成图像降质,给后续的分析工作带来困难;同时,由于光纤镜的固有特性,为使拍摄到的靶面尽可能大,光纤内窥镜的物镜采用了小孔径、大视场和大景深的设计原则,因此相机在目镜处采集到的图像会存在30%左右的桶形畸变[3-4]。为了精确提取特征点中心坐标,需要对图像的桶形畸变进行矫正。
目前,常规的图像标定方法难以提取光纤内窥镜拍摄图像的特征点的轮廓,且需要结合光学测量仪器和光学系统结构参数,给标定计算带来较大误差,甚至无法识别计算。为此,本文基于光纤内窥镜图像的特性,提出一种基于光纤内窥镜图像的标定方法。
4 结束语
本文提出的基于光纤内窥镜图像标定方法可实现光纤内窥镜在不同距离、不同角度和混合多种噪声干扰下拍摄的标定板图像mark点的矫正、识别和提取。试验结果表明:该方法有较好的通用性和鲁棒性;系统的测量误差仅为10 μm。若进一步运用亚像素、分割等处理方法,误差小于10 μm。