實物尺寸測量方法及圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實物尺寸測量方法，通過在目標物體附件放置標定物，并計算目標物和標定物的像素尺寸，來計算目標物體的實際尺寸，無需測量工具，能夠快速、精確的測量一般物體的外部尺寸；同時，本發(fā)明還公開了一種基于本發(fā)明實物尺寸測量方法的圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法，在建立包含目標物圖像樣本和目標物尺寸的數(shù)據(jù)庫時，可以實現(xiàn)自動化入庫，即通過拍攝一次性將目標物圖像樣本和尺寸同時得到并對應入庫，相比于人工錄入，省時省力且不易出錯。
【專利說明】
實物尺寸測量方法及圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集領域，尤其涉及一種實物尺寸測量方法及一種圖像數(shù)據(jù)庫數(shù) 據(jù)采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在基于內(nèi)容的圖像識別及增強現(xiàn)實技術(shù)領域，通常需要預先采集圖像數(shù)據(jù)建立圖 像數(shù)據(jù)庫，常規(guī)做法是對需要采集的目標進行逐一拍照入庫，如果需要在數(shù)據(jù)庫中加入目 標的其他參數(shù)，如尺寸，大小等，通常需要人工進行測量，然后手工匹配照片錄入，人工測量 及錄入工作顯得非常繁重，且人工容易出錯。
[0003] 在物體尺寸測量方面，現(xiàn)有技術(shù)中有針對大型物體尺寸的研究，例如："師蒙 蒙，韓焱，王鑒等.基于圖像的大型物體尺寸的三維測量方法研究，計算機測量與控制， 2011019(10) :2351-2353"，該文章中提到的大型物體尺寸測量時，需要從物體本身上去自 適應尋找標定模板，然后人工測量標定模板尺寸，每測量一個物體，則需要人工測量標定模 板一次，該方法用于大型物體尺量無問題，但是若應用于大量普通物體測量時，則比人工直 接測量來得更繁雜，且對于目標測量物表面無顯著特征的物體而已，其不具備找到自適應 標定模板的可能，因此該方法使用范圍有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種實物尺寸測量方法，無需測量工具，能夠快速、精確的測 量一般物體的外部尺寸；且本發(fā)明還提供一種圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法，主要用于采集目 標物圖像及尺寸數(shù)據(jù)，特別適用于建立特定圖像數(shù)據(jù)庫。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種實物尺寸測量方法，包括：將帶有標定 圖的標定物置于目標物體附近；用攝像機拍攝包含標定圖與目標物體的場景圖像；對目標 物進行輪廓檢測，計算目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；對攝像機拍攝的場景圖 像進行特征檢測，并將其與模板圖像進行配準，計算單應性矩陣，所述模板圖像為所述標定 圖的入庫圖像；根據(jù)單應性矩陣，將模板圖像的頂點映射到攝像機圖像的坐標系下，計算標 定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；根據(jù)標定圖的實際尺寸以及目標物體、標定圖在攝 像機拍攝圖像中的像素尺寸，計算目標物體的實際尺寸。
[0006] 其中，所述方法還包括：將標定圖入庫成為模板圖像，對模板圖像進行特征檢測， 建立特征描述。
[0007] 優(yōu)選的，在對目標物進行輪廓檢測前，還包括：檢測用戶是否在攝像機顯示畫面上 框選目標區(qū)域；若是，則以框選區(qū)域為起點，進行主動輪廓搜索，找到目標物體的輪廓。
[0008] 優(yōu)選的，若輪廓搜索不成功，則將用戶框選的目標區(qū)域的像素尺寸作為目標物體 在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸。
[0009] 優(yōu)選的，所述尺寸包括寬、高、對角線尺寸中的一種或多種。
[0010] 優(yōu)選的，將頂點區(qū)域的子圖像進行亞像素優(yōu)化，選取誤差較小的三組坐標計算標 定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸。
[0011] 相應的，本發(fā)明還提供一種實物尺寸測量方法，包括：將帶有標定圖的標定物置于 目標物體附近；用攝像機拍攝包含標定圖與目標物體的場景圖像；對攝像機拍攝的場景圖 像進行特征檢測，并將其與模板圖像進行配準，計算單應性矩陣，所述模板圖像為所述標定 圖的入庫圖像；根據(jù)單應性矩陣，將模板圖像的頂點映射到攝像機圖像的坐標系下，計算標 定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；檢測用戶在攝像機顯示畫面上所框選的目標物體區(qū) 域，將框選區(qū)域的像素尺寸作為目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；根據(jù)標定圖的 實際尺寸以及目標物體、標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸，計算目標物體的實際尺 寸。
[0012] 其中，所述方法還包括：將標定圖入庫成為模板圖像，對模板圖像進行特征檢測， 建立特征描述。
[0013] 相應的，本發(fā)明還提供一種實物尺寸測量方法，包括：將已知尺寸的標定物置于目 標物體附近；用攝像機拍攝包含標定物與目標物體的場景圖像；對標定物和目標物體均進 行輪廓檢測，并計算標定物和目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；根據(jù)標定物的實 際尺寸以及目標物體、標定物在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸，計算目標物體的實際尺寸。
[0014] 優(yōu)選的，在對標定物和目標物體進行輪廓檢測前，還包括：提示用戶在攝像機顯示 畫面上框選標定物和目標物體區(qū)域，并根據(jù)用戶框選區(qū)域進行主動輪廓搜索，得到標定物 和目標物體的輪廓。
[0015] 相應的，本發(fā)明還提供一種圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法，包括：采用上述任意一種方 法計算目標物的實際尺寸；在目標物實際尺寸計算過程中，根據(jù)輪廓檢測結(jié)果或用戶框選 區(qū)域，將目標物圖像提取出來；將目標物圖像及其實際尺寸數(shù)據(jù)一一對應存儲于圖像數(shù)據(jù) 庫中。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0017] 1.本發(fā)明實物尺寸測量方法，無需測量工具，能夠快速、精確的測量一般物體的外 部尺寸；
[0018] 2.本發(fā)明實物尺寸測量方法應用于圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法中，使得在建立包含 目標物圖像樣本和目標物尺寸的數(shù)據(jù)庫時，可以實現(xiàn)自動化入庫，即通過拍攝一次性將目 標物圖像樣本和尺寸同時得到并對應入庫，相比于人工錄入，省時省力且不易出錯。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖：
[0020] 圖1為本發(fā)明實施例一實物尺寸測量方法流程示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實施例二實物尺寸測量方法流程示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明實施例三實物尺寸測量方法流程示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明實施例四實物尺寸測量方法流程示意圖；
[0024] 圖5為本發(fā)明實施例五實物尺寸測量方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026] 本發(fā)明所述模板圖像：指用于識別的圖像，這里指數(shù)字圖像，存于系統(tǒng)中，是標定 圖的入庫圖像；
[0027] 本發(fā)明所述標定圖：可以理解為模板圖像打印出來的圖片，印刷或張貼在剛性平 面物體表面形成其中一種標定物。
[0028] 參見圖1，為本發(fā)明實施例一實物尺寸測量方法流程示意圖，本實施例實物尺寸測 量方法包括如下步驟：
[0029] S101:將帶有標定圖的標定物置于目標物體附近，使目標物和標定圖可以同時置 于攝像機視野中，標定圖實際尺寸可尺量后存于系統(tǒng)內(nèi)；
[0030] S102:用攝像機拍攝包含標定圖與目標物體的場景圖像；
[0031 ] S103 :對目標物進行輪廓檢測，計算目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；
[0032] S104:對攝像機拍攝的場景圖像進行特征檢測，并將其與模板圖像進行配準，計算 單應性矩陣，所述模板圖像為所述標定圖的入庫圖像，在計算單應性矩陣時，可對標定圖進 行實時跟蹤，更新單應性矩陣，提高系統(tǒng)的實時性；在本步驟中，若當前幀圖片配準不成功， 繼續(xù)用下一幀圖像進行圖像檢測與配準，直到配準成功；
[0033] S105:根據(jù)單應性矩陣，將模板圖像的頂點映射到攝像機圖像的坐標系下，計算標 定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；例如：當模板圖像為四邊形時，可將模板圖像的四 個頂點映射到攝像機拍攝圖像的坐標系下，計算模板圖片的寬高像素尺寸；本步驟中，為了 使計算結(jié)果更加準確，可以將頂點區(qū)域的子圖像進行亞像素優(yōu)化，選取誤差較小的三組坐 標計算標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸。
[0034] S106 :根據(jù)標定圖的實際尺寸以及目標物體、標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素 尺寸，計算目標物體的實際尺寸，本發(fā)明實施例中，所述尺寸包括寬、高、對角線尺寸中的一 種或多種。
[0035] 假設標定圖實際尺寸寬高分分別為：和/年;標定圖在攝像機拍攝圖像中的寬 和高像素尺寸分別為If和Hf，目標物體在攝像機拍攝圖像中的寬和高像素尺寸分別為 和/if，則目標物體的實際尺寸為：
[0038] 本實施例方法需要預先將標定圖入庫成為模板圖像，對模板圖像進行特征檢測， 建立特征描述，用于步驟S104中進行圖像配準。本實施例中，步驟S104和S103順序可互 換，也可以同時進行。
[0039] 參見圖2,為本發(fā)明實施例二實物尺寸測量方法流程示意圖，實施例二與實施例一 區(qū)別在于：在對目標物進行輪廓檢測前，還包括：檢測用戶是否在攝像機顯示畫面上框選 目標區(qū)域，若是，則以框選區(qū)域為起點，進行主動輪廓搜索，找到目標物體的輪廓。即在圖2 中體現(xiàn)為：在步驟S103之前，還包括步驟S107。本實施例所述的"以框選區(qū)域為起點，進行 主動輪廓搜索"是指當用戶框選一個區(qū)域后，以框邊界為起始，向框內(nèi)或框外搜索，例如：判 斷框較大，就從框邊界開始像框內(nèi)搜索輪廓；框小的話，從框邊界開始向框外搜索輪廓，框 邊界為搜索的起點。這樣搜索的好處是，能將搜索范圍限定在一定區(qū)域，提升搜索速度和準 確性。
[0040] 同實施例--樣，在實施例二中，S102后面的步驟順序可以調(diào)換，例如：可以在步 驟S107判斷到用戶有進行目標區(qū)域框選輸入后，再進行步驟S104,如圖3中S107的位置； 也可以是S104執(zhí)行完后，再執(zhí)行S107,即當圖像配準成功之后，再接收用戶框選輸入。
[0041] 參見圖3,為本發(fā)明實施例三實物尺寸測量方法流程示意圖，實施例三與實施例二 區(qū)別在于：實施例三為輪廓檢測不成功增加了一種備選方案計算目標物體像素尺寸，參見 圖3的S1031步驟，即：當輪廓搜索不成功時，則將用戶框選的目標區(qū)域的像素尺寸作為目 標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸。這種方式雖然可能有一定誤差，但是根據(jù)用戶習 慣，一般根據(jù)培訓后，可以較為準確的將目標物在攝像機顯示畫面上框出來，在尺寸精確度 要求不是非常高的情況，完全可以滿足需求。
[0042] 參見圖4,為本發(fā)明實施例四實物尺寸測量方法流程示意圖，本實施例實物尺寸測 量方法，包括：
[0043] S201 :將帶有標定圖的標定物置于目標物體附近；
[0044] S202 :用攝像機拍攝包含標定圖與目標物體的場景圖像；
[0045] S203:對攝像機拍攝的場景圖像進行特征檢測，并將其與模板圖像進行配準，計算 單應性矩陣，所述模板圖像為所述標定圖的入庫圖像，因此在圖像配準前，需要將標定圖入 庫成為模板圖像，對模板圖像進行特征檢測，建立特征描述；
[0046] S204:根據(jù)單應性矩陣，將模板圖像的頂點映射到攝像機圖像的坐標系下，計算標 定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；
[0047] S205 :檢測用戶是否在攝像機顯示畫面上框選目標物體區(qū)域，若是則進入步驟 S206 ；
[0048] S206 :將框選區(qū)域的像素尺寸作為目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；
[0049] S207 :根據(jù)標定圖的實際尺寸以及目標物體、標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素 尺寸，計算目標物體的實際尺寸。
[0050] 本實施例各步驟在前面都有介紹，在此不做過多贅述，本實施例是將實施例三中 目標物體像素尺寸計算的備選方案剔出來，單獨成為一種方案，這種方案雖然可能有一定 誤差，但是根據(jù)用戶習慣，一般根據(jù)培訓后，可以較為準確的將目標物在攝像機顯示畫面上 框出來，在尺寸精確度要求不是非常高的情況，完全可以滿足需求。特別是在圖像數(shù)據(jù)庫數(shù) 據(jù)采集時，都是專業(yè)訓練人員進行操作，因此這種方式可行。
[0051] 參見圖5,為本發(fā)明實施例五實物尺寸測量方法流程示意圖，該方法包括：
[0052] S301 :將已知尺寸的標定物置于目標物體附近；
[0053] S302 :用攝像機拍攝包含標定物與目標物體的場景圖像；
[0054] S303:判斷用戶是否在攝像機顯示畫面上框選標定物和目標物體區(qū)域，如是則進 入步驟S304和S305 ;在步驟S303之前，為了方便用戶操作，可以提示用戶在攝像機顯示畫 面上框選標定物和目標物體區(qū)域；
[0055] S304 :對標定物進行輪廓檢測，并計算標定物在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸；
[0056] S305 :對目標物體進行輪廓檢測，并計算目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺 寸；
[0057] S306 :根據(jù)標定物的實際尺寸以及目標物體、標定物在攝像機拍攝圖像中的像素 尺寸，計算目標物體的實際尺寸。
[0058] 本實施例步驟S303為非必須步驟，可以通過其他方式確定目標物和標定物，如利 用圖像識別方式。
[0059] 上述五個實施例均需要用到攝像機拍攝圖像，由于攝像機拍攝圖像可能會發(fā)生畸 變，為了減小誤差，可以將拍攝圖像進行畸變校正后，再進行后續(xù)步驟，例如對拍攝圖像用 攝像機的內(nèi)部參數(shù)對圖像進行逆映射。
[0060] 前面五個實施例介紹的實務尺寸尺量方法，非常適用于圖像數(shù)據(jù)庫采集過程中， 采集目標物體尺寸，本發(fā)明因此還提出了一種圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法，包括：采用上述任 一種實施例方法計算目標物的實際尺寸；在目標物實際尺寸計算過程中，根據(jù)輪廓檢測結(jié) 果或用戶框選區(qū)域，將目標物圖像提取出來；然后將目標物圖像及其實際尺寸數(shù)據(jù)一一對 應存儲于圖像數(shù)據(jù)庫中。
[0061] 這樣建立起來的數(shù)據(jù)庫，非常適用于圖像識別及增強現(xiàn)實技術(shù)領域，可用于向用 戶展示目標物的實際尺寸，亦可用于其他更多需要目標物實際尺寸的應用中。
[0062] 本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0063] 本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只 是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0064] 本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權(quán)項】
1. 一種實物尺寸測量方法，其特征在于，包括： 將帶有標定圖的標定物置于目標物體附近； 用攝像機拍攝包含標定圖與目標物體的場景圖像； 對目標物進行輪廓檢測，計算目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸； 對攝像機拍攝的場景圖像進行特征檢測，并將其與模板圖像進行配準，計算單應性矩 陣，所述模板圖像為所述標定圖的入庫圖像； 根據(jù)單應性矩陣，將模板圖像的頂點映射到攝像機圖像的坐標系下，計算標定圖在攝 像機拍攝圖像中的像素尺寸； 根據(jù)標定圖的實際尺寸以及目標物體、標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸，計算 目標物體的實際尺寸。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：將標定圖入庫成為模板圖 像，對模板圖像進行特征檢測，建立特征描述。3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在對目標物進行輪廓檢測前，還包括： 檢測用戶是否在攝像機顯示畫面上框選目標區(qū)域； 若是，則以框選區(qū)域為起點，進行主動輪廓搜索，找到目標物體的輪廓。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，若輪廓搜索不成功，則將用戶框選的目標區(qū) 域的像素尺寸作為目標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸。5. 如權(quán)要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，所述尺寸包括寬、高、對角線尺寸中 的一種或多種。6. 如權(quán)要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，將頂點區(qū)域的子圖像進行亞像素優(yōu) 化，選取誤差較小的三組坐標計算標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸。7. -種實物尺寸測量方法，其特征在于，包括： 將帶有標定圖的標定物置于目標物體附近； 用攝像機拍攝包含標定圖與目標物體的場景圖像； 對攝像機拍攝的場景圖像進行特征檢測，并將其與模板圖像進行配準，計算單應性矩 陣，所述模板圖像為所述標定圖的入庫圖像； 根據(jù)單應性矩陣，將模板圖像的頂點映射到攝像機圖像的坐標系下，計算標定圖在攝 像機拍攝圖像中的像素尺寸； 檢測用戶在攝像機顯示畫面上所框選的目標物體區(qū)域，將框選區(qū)域的像素尺寸作為目 標物體在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸； 根據(jù)標定圖的實際尺寸以及目標物體、標定圖在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸，計算 目標物體的實際尺寸。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：將標定圖入庫成為模板圖 像，對模板圖像進行特征檢測，建立特征描述。9. 一種實物尺寸測量方法，其特征在于，包括： 將已知尺寸的標定物置于目標物體附近； 用攝像機拍攝包含標定物與目標物體的場景圖像； 對標定物和目標物體均進行輪廓檢測，并計算標定物和目標物體在攝像機拍攝圖像中 的像素尺寸； 根據(jù)標定物的實際尺寸以及目標物體、標定物在攝像機拍攝圖像中的像素尺寸，計算 目標物體的實際尺寸。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在對標定物和目標物體進行輪廓檢測前， 還包括： 提示用戶在攝像機顯示畫面上框選標定物和目標物體區(qū)域，并根據(jù)用戶框選區(qū)域進行 主動輪廓搜索，得到標定物和目標物體的輪廓。11. 一種圖像數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括： 采用權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法計算目標物的實際尺寸； 在目標物實際尺寸計算過程中，根據(jù)輪廓檢測結(jié)果或用戶框選區(qū)域，將目標物圖像提 取出來； 將目標物圖像及其實際尺寸數(shù)據(jù)一一對應存儲于圖像數(shù)據(jù)庫中。
【文檔編號】G01B11/00GK105865326SQ201510029366
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月21日
【發(fā)明人】柳寅秋, 宋海濤, 劉洋
【申請人】成都理想境界科技有限公司