透视投影式机器学习图像数据标注系统及方法技术方案

本发明专利技术提供透视投影式机器学习图像数据标注系统，将透视投影式机器学习图像数据标注装置用于实现透视投影式机器学习图像数据标注方法，通过获取四个初始目标标注点和四个初始定位点；图像采集环境随机变化，获取复杂环境下的图像；在图像处理模块里对旋转定位设备规则定位图案进行识别，解算目标物包围框信息并保存图像和标注信息。本发明专利技术提供的一种透视投影式机器学习图像数据标注系统及应用其的方法，通过控制模块的智能化控制，节省了大量劳动力和时间；通过旋转定位设备规则定位图案大大降低图像定位检测难度，只需识别旋转定位盘规则定位图案而无需对目标物进行图像分析，保证了在复杂环境下稳定精确的获取图像标注信息。

【技术实现步骤摘要】
透视投影式机器学习图像数据标注系统及方法
本专利技术涉及自动化控制与图像定位检测
，更具体的，涉及一种透视投影式机器学习图像数据标注系统，还涉及了一种透视投影式机器学习图像数据标注方法。
技术介绍
现有的图像定位检测技术通过大规模标注数据，从而获取性能优越的图像定位检测模型，现有的图像定位检测数据集主要通过人工标注方式获取，耗费了大量的财力物力；另外，由于图像定位检测技术是实现目标物包围框信息获取，现有基于图像检测算法的数据自动标注方法在光照、角度、尺度和视角变化，背景杂乱及目标物遮挡等复杂场景下的检测稳定性和精度难以保证，难以采用该类算法自动获取目标物包围框标注信息。
技术实现思路
本专利技术为克服现有的基于图像检测算法的数据自动标注方法存在自动化程度低、在复杂场景下的检测稳定性和精度难以保证的技术缺陷，提供一种透视投影式机器学习图像数据标注系统。本专利技术还提供了一种透视投影式机器学习图像数据标注方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：透视投影式机器学习图像数据标注装置，包括摄像设备、多轴机械臂、旋转定位设备、固定杆、可控光源、控制模块和图像处理模块；其中：所述摄像设备设置在所述多轴机械臂上，所述旋转定位设备固定在多轴机械臂正前方；所述旋转定位设备上方设置有所述固定杆，旋转定位设备周围还设置有所述可控光源；所述控制模块分别与所述摄像设备、多轴机械臂、旋转定位设备、固定杆、可控光源、图像处理模块电性连接。其中，所述摄像设备为数码相机。其中，所述可控光源的数量为4，均为地分布在所述旋转定位设备周围。其中，所述旋转定位设备包括旋转平台、载物平台、导轨和驱动电机；其中，所述旋转平台设置在所述导轨上；所述载物平台设置在所述旋转平台的几何中心位置上；所述驱动电机转动轴与所述旋转平台连接；所述旋转定位设备通过驱动电机与所述控制模块电性连接。其中，所述旋转平台为圆形平台；所述固定杆设置在所述旋转平台上方，旋转平台旋转时对旋转平台上的物件形成阻碍，以获取杂乱环境。上述方案中，摄像设备固定于多轴机械臂前端，跟随多轴机械臂任意位置运动，实现自动化采集图像；旋转定位设备固定于多轴机械臂正前方，其中心设有5cmx5cmx2cm的载物平台用于承载目标物而其余位置放置其它类物品并自转，旋转平台四周均匀分布四幅不同规则图案，用于后期图像定位；固定杆与旋转平台中心位置相对固定，旋转平台旋转时固定杆对旋转平台上的物件起阻碍作用，打乱各个物件间的相对位置，以获取杂乱背景；可控光源有四个，均匀分布于旋转平台四周，光源亮度随机变化，以获取不同光照条件；控制模块可进行摄像设备拍摄控制、多轴机械臂运动控制、可控光源亮度调节以及旋转定位设备的旋转控制；图像处理模块用于旋转定位设备规则定位图案识别、目标物包围框信息解算、图像和标注信息保存。上述方案中，利用多轴机械臂、旋转定位设备、固定杆、可控光源产生复杂图像采集环境，使所拍摄图像涵盖光照、角度、尺度和视角变化，背景杂乱及目标物遮挡这些情况，可满足基于机器学习的图像检测数据集的多样性和复杂性要求；通过对旋转定位设备规则定位图案的识别和目标物包围框信息解算，可实现自动、快速、稳定获取图像中目标物的标注信息。透视投影式机器学习图像数据标注方法，包括以下步骤：S1：获取四个初始目标标注点T1，T2，T3，T4和四个初始定位点L1，L2，L3，L4；S2：图像采集环境随机变化，获取复杂环境下的图像；S3：在图像处理模块里对旋转定位设备规则定位图案进行识别，解算目标物包围框信息并保存图像和标注信息。其中，所述步骤S1的包括以下步骤：S11：多轴机械臂带动摄像设备运动至旋转定位设备正上方且摄像设备光轴与旋转定位设备所在平面垂直；S12：控制多轴机械臂运动调整摄像设备位置，直至旋转定位设备占摄像设备视场的1/2-3/4；S13：调节可控光源，使旋转定位设备规则定位图案和目标物在拍摄图像中清晰可见，并采集此图像I；S14：在图像处理模块中，用矩形框框出图像I中目标物并记录下该矩形框的四个顶点坐标，此即为四个初始目标物标注点T1，T2，T3，T4；S15：在图像处理模块中识别出图像I中旋转定位设备四周的四幅不同的规则定位图案，并分别求出该四幅不同的规则定位图案的中心坐标，此即为四个初始定位点L1，L2，L3，L4。其中，所述步骤S2包括以下步骤：S21：控制旋转定位设备自转，旋转定位设备四周分布的可控光源亮度随机变化；S22：多轴机械臂带动摄像设备在保证旋转定位设备始终位于摄像设备视场内的提前下在任意位置拍摄图像。其中，所述步骤S3包括以下步骤：S31：识别出所拍摄图像I’中旋转定位设备上的四幅规则定位图案，并分别求出该四幅规则定位图案对应的四个中心坐标点，此即为四个定位点L1’，L2’，L3’，L4’；S32：四个初始定位点L1，L2，L3，L4和四个定位点L1’，L2’，L3’，L4’组成4对点对：L1和L1’，L2和L2’，L3和L3’，L4和L4’；其中每对点对中的两个点均对应旋转定位设备上的相同规则定位图案；S33：由4对点对L1和L1’，L2和L2’，L3和L3’，L4和L4’求出从L1，L2，L3，L4坐标映射到L1’，L2’，L3’，L4’坐标的透视投影矩阵P；S34：四个初始目标物标注点T1，T2，T3，T4经矩阵P透视投影变换得到对应四个目标物标注点T1’，T2’，T3’，T4’；S35：四个目标物标注点T1’，T2’，T3’，T4’即为目标物包围框信息，保存所拍摄图像I’和对应目标物包围框信息T1’，T2’，T3’，T4’。透视投影式机器学习图像数据标注系统，包括服务器和控制器，将透视投影式机器学习图像数据标注装置用于实现透视投影式机器学习图像数据标注方法。上述方案中，在所提出的标注方法中，使用控制模块及图像处理模块对旋转定位设备规则定位图案进行识别，再通过目标物包围框信息解算即可自动快速得到图像标注信息，可节省大量劳动力和时间成本；通过旋转定位设备规则定位图案大大降低图像定位检测难度，只需识别旋转定位盘规则定位图案而无需对目标物进行图像分析，保证了在复杂环境下稳定精确的获取图像标注信息。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术提供的一种透视投影式机器学习图像数据标注系统及应用其的方法，通过控制模块的智能化控制，节省了大量劳动力和时间；通过旋转定位设备规则定位图案大大降低图像定位检测难度，只需识别旋转定位盘规则定位图案而无需对目标物进行图像分析，保证了在复杂环境下稳定精确的获取图像标注信息。附图说明图1为透视投影式机器学习图像数据标注系统结构示意图。图2为透视投影式机器学习图像数据标注方法流程图。图3为旋转定位设备图样例图。图4为透视投影式机器学习图像数据标注系统电路连接图。其中：1、摄像设备；2、多轴机械臂；3、旋转定位设备；4、固定杆；5、可控光源；6、控制模块；7、图像处理模块。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图1、图3、图4所示，透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.透视投影式机器学习图像数据标注装置，其特征在于：包括摄像设备(1)、多轴机械臂(2)、旋转定位设备(3)、固定杆(4)、可控光源(5)、控制模块(6)和图像处理模块(7)；其中：所述摄像设备(1)设置在所述多轴机械臂(2)上，所述旋转定位设备(3)固定在多轴机械臂(2)正前方；所述旋转定位设备(3)上方设置有所述固定杆(4)，旋转定位设备(3)周围还设置有所述可控光源(5)；所述控制模块(6)分别与所述摄像设备(1)、多轴机械臂(2)、旋转定位设备(3)、固定杆(4)、可控光源(5)、图像处理模块(7)电性连接。

【技术特征摘要】
1.透视投影式机器学习图像数据标注装置，其特征在于：包括摄像设备(1)、多轴机械臂(2)、旋转定位设备(3)、固定杆(4)、可控光源(5)、控制模块(6)和图像处理模块(7)；其中：所述摄像设备(1)设置在所述多轴机械臂(2)上，所述旋转定位设备(3)固定在多轴机械臂(2)正前方；所述旋转定位设备(3)上方设置有所述固定杆(4)，旋转定位设备(3)周围还设置有所述可控光源(5)；所述控制模块(6)分别与所述摄像设备(1)、多轴机械臂(2)、旋转定位设备(3)、固定杆(4)、可控光源(5)、图像处理模块(7)电性连接。2.根据权利要求1所述的透视投影式机器学习图像数据标注装置，其特征在：所述摄像设备(1)为数码相机。3.根据权利要求1所述的透视投影式机器学习图像数据标注装置，其特征在于：所述可控光源(5)的数量为4，均为地分布在所述旋转定位设备(3)周围。4.根据权利要求1～3任一项所述的透视投影式机器学习图像数据标注系统，其特征在于：所述旋转定位设备(3)包括旋转平台、载物平台、导轨和驱动电机；其中，所述旋转平台设置在所述导轨上；所述载物平台设置在所述旋转平台的几何中心位置上；所述驱动电机转动轴与所述旋转平台连接；所述旋转定位设备(3)通过驱动电机与所述控制模块(6)电性连接。5.根据权利要求4所述的透视投影式机器学习图像数据标注装置，其特征在于：所述旋转平台为圆形平台；所述固定杆(4)设置在所述旋转平台上方，旋转平台旋转时对旋转平台上的物件形成阻碍，以获取杂乱环境。6.透视投影式机器学习图像数据标注方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取四个初始目标标注点T1，T2，T3，T4和四个初始定位点L1，L2，L3，L4；S2：图像采集环境随机变化，获取复杂环境下的图像；S3：在图像处理模块(7)里对旋转定位设备(3)规则定位图案进行识别，解算目标物包围框信息并保存图像和标注信息。7.根据权利要求6所述的透视投影式机器学习图像数据标注方法，其特征在于，所述步骤S1的包括以下步骤：S11：多轴机械臂(2)带动摄像设备(1)运动至旋转定位设备(3)正上方且摄像设备(1)光轴与旋转定位设备(3)所在平面垂直；S12：控制多轴机械臂(2)运动调整摄像设备(1)位置，直至旋转定位设备(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖锦祥，雷亮，邓凯元，王崎，徐初东，周金运，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44