一种基于全向相机的测量识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于全向相机的测量识别方法，首先利用全向相机拍摄真实场景并得到球面图；然后在球面图的中心设置视场角并由此对球面图进行分割从而得到曲面图块；将曲面图块投影至平面得到投影图像，根据标定参数对投影图像进行校正得到校正后的投影图像；利用平面图像训练的识别系统对所述校正后的投影图像进行测量或识别。该方法对于多对象任务能够减轻拍摄工作量，节约拍摄时间，提升工作效率。提升工作效率。提升工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于全向相机的测量识别方法


[0001]本专利技术属于机器视觉领域，具体涉及一种基于全向相机的测量识别方法。

技术介绍

[0002]工业上通过机器视觉进行测量或识别的任务，一般先对工业相机进行标定，然后用标定好的相机拍摄对象得到平面图像，再利用平面图像进行测量或机器识别等，如利用平面图像进行深度学习等的训练，训练好后在对新的平面图像进行识别。但是对于同一场景下分散的多对象测量识别任务，前述方法需要对每个对象进行拍摄，这就导致拍摄工作量大，时间耗费多，工作效率低，对于需要快速进行的大量测量识别任务上述弊端尤为明显。全向相机是一种可以全景拍摄并形成球面图的设备，一次拍摄即可获取场景内的全部对象，但是得到的球面图畸变严重，现有的识别系统是在平面图像样本环境下训练出来的，这就难以识别带有畸变的球面图。这样利用全向相机得到球面图的高效获取数据的优势因为后期难以对球面图进行识别而无法充分发挥出来。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种基于全向相机的测量识别方法，该方法能够通过全向相机生成球面图而高效便捷获取场景数据，然后将球面图转化为平面图像而可以被现有成熟的平面识别系统所识别，从而对于多对象任务能够减轻拍摄工作量，节约拍摄时间，提升工作效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种基于全向相机的测量识别方法，包括如下步骤：步骤S1：利用全向相机拍摄真实场景并得到球面图；步骤S2：在所述球面图的中心设置视场角，根据所述视场角确定球面图上的对应视场角区域，根据所述对应视场角区域对所述球面图进行分割从而得到曲面图块；步骤S3：将所述曲面图块投影至平面得到投影图像，根据标定参数对所述投影图像进行校正得到校正后的投影图像；步骤S4：利用平面图像训练的识别系统对所述校正后的投影图像进行测量或识别。
[0005]优选的，所述步骤S2中，在所述球面图内构建由三角形面组成的内接正多面体，每个所述三角形面对应所述视场角，各个所述三角形面对所述球面图进行全部分割得到全部的曲面三角形图块，所述步骤S3中，将全部所述曲面三角形图块投影至所述三角形面所在的平面得到全部投影图像，根据标定参数对所述全部投影图像进行校正得到全部校正后的投影图像，所述步骤S4中，利用平面图像训练的识别系统对所述全部校正后的投影图像进行测量或识别。
[0006]优选的，所述步骤S2中，在所述球面图内构建由三角形面组成的内接正多面体，每个所述三角形面对应所述视场角，选取若干所述三角形面对所述球面图进行局部分割得到
若干所述曲面三角形图块；所述步骤S3中，将若干所述曲面三角形图块投影至所述三角形面所在的平面得到若干投影图像，根据标定参数对所述若干投影图像进行校正得到若干校正后的投影图像，所述步骤S4中，利用平面图像训练的识别系统对所述若干校正后的投影图像进行测量或识别。
[0007]优选的，所述全向相机由一个或若干个鱼眼相机组合而成，所述球面图为整个球面图或局部球面图。
[0008]优选的，所述步骤S2中，在所述球面图的球心设置虚拟相机，所述虚拟相机具有可人为设定的视场角，界定视场角的边界线与所述球面图相交得到交点，每相邻两个所述交点会确定一个通过所述球心的大圆，以所述大圆为切割线切割出所述曲面图块。
[0009]优选的，在所述球面图中设置内接正多面体，内接正多面体的顶点与球面图相交得到所述交点。
[0010]优选的，所述内接正多面体为正80面体、正2048面体、正327680面体或正1310720面体，并相应得到曲面三角形图块。
[0011]优选的，所述步骤S3中，将所述曲面三角形图块相应投影到所述内接正多面体各表面所在的平面上得到所述投影图像。
[0012]优选的，将所述曲面三角形的方程通过有限差分法进行离散化并由此确定所述内接正多面体各表面所在的平面以作为投影平面。
[0013]优选的，所述步骤S3中，所述标定参数的获取方法是利用全向相机拍摄标定板，然后切割出具有标定板的曲面图块，并投影至投影平面，然后根据投影平面上的标定板的图像与实际标定板的对应关系得到标定参数。
[0014]上述技术方案中，对全向相机拍摄的球面图进行了分割并投影得到了平面图像，该平面图像保留了球面图中对应信息并进行了畸形校正，所得的平面图像可以替代用工业相机直接拍摄对象所得的照片，与现有的经过平面图像训练得到的识别相同相适应，因此可以方便地进行分析、测量或机器识别等操作。本方法充分利用全向相机一次拍摄即可获取所有采样对象图像的特点，从而在对象获取环节克服了以往多点、多次拍摄所带来的操作量大、耗时多、工作强度大、工作效率低的不足，本方法通过对球面图处理得到现有识别系统能够识别的平面图像，克服了球面图畸变严重、不利于直接进行测量识别的不足。因此，本方法在多对象的拍摄测量任务中能够有效缩短任务完成时间、减少人工劳动强度并提升工作效率。
附图说明
[0015]图1为在球面图上分割出曲面三角形的示意图；图2为正20面体、正80面体、正2048面体、正327680面体和正1310720面体结构的示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图，对本专利技术做进一步说明：本专利技术是基于全向相机的测量识别方法，包括如下步骤：第一步：针对同一场景内在分散的多点具有多个待拍摄对象的情况，利用全向相
机进行一次拍摄并生成全景的球面图，全向相机一般由至少两个鱼眼镜头组合而成，能够对场景进行360度拍摄并在拍摄后拼接形成球面图。当然也可以采用一个鱼眼镜头获取半球形的球面图。
[0017]第二步：在球面图中心点设置虚拟相机，该虚拟相机具有可人为设定的视场角，界定视场角的边界线与球面图相交得到交点，每相邻两个交点会确定一个通过球心的大圆，这样视场角边界线与球面图的各个交点所对应的大圆会在球面图上围合出一块与视场角相对应的区域，以这些大圆为切割线切割出该区域即得到曲面图块。
[0018]本步骤的一个优选实施例：在球面图中设置内接正多面体，内接正多面体的中心即为球面图的球心，内接正多面体可为正四面体、正六面体、正八面体或正二十面体等，内接正多面体的顶点与球面图的交点即为上述界定视场角的边界线与球面图的交点，根据这样交点可以确定相应的大圆，并由此可以确定球面图上的对应视场角区域，然后可相应切割出曲面图块，由此可知，内接正多面体的面数越多，对球面图分割的越细致，分割后得到的所有曲面图块相对球面图而言丢失的信息越少。
[0019]更优选的实施例是，选择由三角形面组成的正多面体并以该多面体与球面图的交点为基础对球面图进行分割，例如采用内接的正二十面体，每个三角形面对应一个视场角，并且每个三角形面与球面图有三个交点（如图1所示，交点为点ABC，点O为球心），这三个交点对应的三个大圆（即大圆上的弧段AB、CB、CA）围合出对应视场角区域，三个大圆即可以切割出一个曲面三角形，这样二十面体就可以切割出二十个曲面三角形，这种分割丢失的区域更小。当然，还可以根据球面图的分辨率及系统的计算能力扩大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全向相机的测量识别方法，其特征在于包括如下步骤：步骤S1：利用全向相机拍摄真实场景并得到球面图；步骤S2：在所述球面图的中心设置视场角，根据所述视场角确定球面图上的对应视场角区域，根据所述对应视场角区域对所述球面图进行分割从而得到曲面图块；步骤S3：将所述曲面图块投影至平面得到投影图像，根据标定参数对所述投影图像进行校正得到校正后的投影图像；步骤S4：利用平面图像训练的识别系统对所述校正后的投影图像进行测量或识别。2.如权利要求1所述的基于全向相机的测量识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述球面图内构建由三角形面组成的内接正多面体，每个所述三角形面对应所述视场角，各个所述三角形面对所述球面图进行全部分割得到全部的曲面三角形图块，所述步骤S3中，将全部所述曲面三角形图块投影至所述三角形面所在的平面得到全部投影图像，根据标定参数对所述全部投影图像进行校正得到全部校正后的投影图像，所述步骤S4中，利用平面图像训练的识别系统对所述全部校正后的投影图像进行测量或识别。3.如权利要求1所述的基于全向相机的测量识别方法，其特征在于，所述步骤S2中，在所述球面图内构建由三角形面组成的内接正多面体，每个所述三角形面对应所述视场角，选取若干所述三角形面对所述球面图进行局部分割得到若干所述曲面三角形图块；所述步骤S3中，将若干所述曲面三角形图块投影至所述三角形面所在的平面得到若干投影图像，根据标定参数对所述若干投影图像进行校正得到若干校正后的投影图像，所述步骤S4中，利用平面图像训练的识别系统对所述若干校正后的投影图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：金强，孙红芳，李希敏，顾伟，于远航，刘晓峥，王建波，
申请(专利权)人：唐山百川智能机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：