基于图像的实时多目标位置检测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于图像的实时多目标位置检测方法和系统，涉及实时视觉检测技术；解决了传统实时视觉检测技术不能满足连续实时高精度检测的问题；其主要技术方案包括：对云台的位置进行反馈控制调节以及基于图像进行实时多目标位置检测系统图像摄取设备的标定。具有可实现图像系统检测目标方向快速、精确定位；可实现在线实时自适应图像系统的标定；可满足不同检测需要，提高图像定标精度，且提高测量精度及实时性的突出优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实时视觉检测技术，尤其是涉及一种基于图像的实时多目标位置检测方法和系统。
技术介绍
随着科学技术的进步和计算机视觉技术、摄影测量技术的发展，使得基于摄像机的图像监控、实时视觉检测技术在安防行业、工业环境中物体尺寸及空间位置参数等方面的应用有了飞跃的发展。实时视觉检测系统具有非接触、动态范围大、信息丰富等优点，受到国内外测量领域的重视。实时视觉检测可以独立、客观地对被测物进行静态或动态的测量。对于许多不能对被测物上安装传感装置的测量问题成为可能。实时视觉检测技术作为非接触测量技术中的一种，不仅在于模拟人眼完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能胜任的工作。实时视觉检测技术采用多目视觉进行三维测量利用视差原理，对不同视角下获取的同一目标检测场景的多幅图像进行处理，从而恢复出目标检测场景的三维坐标信息完成目标检测场景位置检测。而图像坐标的获取受图像设备参数(如内部光学、几何特性、实际场景坐标系与图像设备间的位置关系等)的影响。这些参数往往受大气温度、风向、风速、日照及湿度等影响，同时还具有时变性，使实时视觉检测系统在执行多任务条件下，难以满足目标检测场景位置检测的需要 (I)基于摄像机的实时视觉检测系统组成中，云台(可分为有普通云台，球型云台、重型云台)从目前来看，结构基本相似，内部有水平驱动电机，用做水平方向也就是左右方向的驱动动力；垂直电机用做上下方向驱动。驱动控制采用开环控制方式，难以满足需拟合断面曲线的多目标检测场景位置自动实时检测的需要。(2)相位测量法采用正弦光栅投影和相移技术，使投影在物体上的光栅，根据物体的高度而产生变形，通过对变形条纹的处理，解调出代表物体高度的相位信息，这种方法处理简单，精度较高，但却不能消除条纹中高频噪声引起的误差，在梯度变化较大处，栅线密集，解相困难，很难应用需拟合断面曲线的多目标检测场景位置检测的需要。(3)由于实时视觉检测系统中，图像摄取设备除了完成位置检测的需要外，还常常作为图像监控等任务使用，由于图像摄取设备的参数随不同的操作运行方式的变化内部参数变化或不稳定，在位置检测时存在量化误差和非线性镜头畸形等影响。(4)在实时视觉所测量的多为建筑物内部近景，图像摄取设备间基线长度很小，从而造成计算误差较大。因此，在实时视觉检测应用过程中，对图像设备参数和图像设备基准坐标自动校正，目标检测场景标靶自动跟踪对准是实现连续实时高精度检测的重要内容。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于图像的实时多目标位置检测方法和系统，其针对现有的图像测量中图像摄取设备转动下进行视距变化过程中多目标位置检测时内部参数标度难及测量精度低的难题，以自标定基准物空间位置自校正，串级图像设备自定位为依据，实现多目标位置图像坐标检测。可应用于长视距条件下，空间尺寸大的检测物轮廓或长线形检测物断面曲线恢复检测等领域。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案来实现 一种基于图像的实时多目标位置检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 (1)云台零位初始化，完成云台水平、垂直零位自校正标定； (2)按照上个检测周期检测结果给出目标点的设定值； (3)云台在云台位置反馈调节系统的控制下，获取目标在图像坐标系中角度检测信息； (4)读取基准物对象图像及倾斜传感信号修正计算检测结果； (5)将修正后的检测结果与实时物理参数进行比较，如果参数相同则保存目标点的位置坐标，然后进行下一个目标点的位置检测；如果参数不同，则重新调整检测目标点的设定值，转到步骤(3)； (6)判断是否完成所有目标点的位置检测，如果为是，则结束检测，否则转到步骤(2)。优选的，步骤(I)中所述的云台零位初始化是在云台位置反馈调节系统的控制下完成。优选的，所述的云台位置反馈调节系统的控制具体为，分别由水平、垂直两组光电正交编码器采集云台的水平、垂直偏转角度，然后由控制器分别输出百分比调节信号驱动云台的水平、垂直驱动伺服电机。优选的，步骤(4)具体为，以被检测系统某一固定特征物为基准物，在基准物上选取特征点，将特征点2D图像点连接为一个四边形或多边形，通过正弦条纹网格化处理生成标靶板，结合基准物安装位置、结构尺寸及图像设备固定安装位置信息得到标靶板的倾斜角度并经基准物的倾斜传感信号修正后得到标定标靶板，然后利用标定标靶板修正计算结果O优选的，步骤(5)中所述的实时物理参数为以被检测系统某一固定特征物为基准物上选取特征点所连接为一个四边形或多边形的几何尺寸。一种实施权利要求1所述的方法的系统，其特征在于，该系统包括云台，用于图像摄取；偏转角度信号检测器，用于实时检测云台的水平、垂直偏转角度；微控制器，用于根据检测到的云台水平、垂直偏转角度分别输出百分比调节信号驱动云台的水平、垂直驱动伺服电机；基准物倾斜传感器，用于检测基准物的倾斜角度；图像处理器，用于完成图像分析、处理，得出目标点的位置信息。优选的，所述的云台为普通云台、球形云台或者重型云台。优选的，所述的偏转角度信号检测器为光电正交编码器。优选的，所述的微控制器采用的调节算法为比例积分或仿人PI。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1、针对基于摄像机的实时视觉检测系统组成中，云台驱动控制采用开环控制方式，难以满足需拟合断面曲线的多目标检测场景位置自动实时检测的需要及测量定位精度不高等难题，采用水平、垂直偏转角度信号分别由两组光电正交编码实现水平、垂直方向正、反角度检测及云台零位标定，结合两个独立比例积分(PI)或仿人PI控制策略，分别输出百分比调节信号驱动水平、垂直伺服驱动，实现图像系统检测目标方向快速、精确定位，以实现检测对象多目标点的实时跟踪检测需要。2.结合检测对象系统中固定基准物受土壤、气象条件等因素的长期作用出现不均匀沉降影响，出现基准物倾斜或位移变化采用外部倾斜传感信号修正基于基准物的标定标靶板，实现在线实时自适应图像系统的标定。3.采用基于标靶图像的自校正串级调节系统，调节(控制)内环以云台跟踪定位调节组成，外环自校正标定标靶图像调节组成。可保证在目标物(点)检测过程中，有效视野范围的高精度检测的需要。同时可结合检测系统对象实际情况，在周期检测中采用多基准物为基础的多标定标靶切换检测，满足长距离线性检测对象近距离、中距离、远距离目标物(点)的需要。适用于如输电架空线路等线路断面曲线、大尺寸检测物的轮廓外形检测等实时在线视觉检测系统中，提闻图像定标精度，提闻测量精度及实时性。附图说明图1为本专利技术在当前检测周期(K)M个目标点检测工作流程 图2为云台位置反馈控制系统构成框 图3为基于标靶图像的自校正串级调节系统框图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例一种基于图像的实时多目标位置检测方法和系统 基于图像的实时多目标位置检测系统，针对现有的图像测量中图像摄取设备转动下进行视距变化过程中多目标位置检测时内部参数标度难及测量精度低难题，以自标定基准物空间位置自校正，串级图像设备自定位为依据，实现多目标位置图像坐标检测。可应用于长视距条件下，空间尺寸大的检测物轮廓或长线形检测物断面曲线恢复检测等领域。其在现有实时检测系统的基础上增加了以下两方面的改进:1.加入了云台位置反馈控制系统 云台位置反馈控制系统是在普通云台中嵌入微控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像的实时多目标位置检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）云台零位初始化，完成云台水平、垂直零位自校正标定；（2）按照上个检测周期检测结果给出目标点的设定值；（3）云台在云台位置反馈调节系统的控制下，获取目标在图像坐标系中角度检测信息；（4）读取基准物对象图像及倾斜传感信号修正计算检测结果；（5）将修正后的检测结果与实时物理参数进行比较，如果参数相同则保存目标点的位置坐标，然后进行下一个目标点的位置检测；如果参数不同，则重新调整检测目标点的设定值，转到步骤（3）；（6）判断是否完成所有目标点的位置检测，如果为是，则结束检测，否则转到步骤（2）。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的实时多目标位置检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)云台零位初始化，完成云台水平、垂直零位自校正标定； (2)按照上个检测周期检测结果给出目标点的设定值； (3)云台在云台位置反馈调节系统的控制下，获取目标在图像坐标系中角度检测信息； (4)读取基准物对象图像及倾斜传感信号修正计算检测结果； (5)将修正后的检测结果与实时物理参数进行比较，如果参数相同则保存目标点的位置坐标，然后进行下一个目标点的位置检测；如果参数不同，则重新调整检测目标点的设定值，转到步骤(3)； (6)判断是否完成所有目标点的位置检测，如果为是，则结束检测，否则转到步骤(2)。2.根据权利要求1所述的一种基于图像的实时多目标位置检测方法，其特征在于，步骤(I)中所述的云台零位初始化是在云台位置反馈调节系统的控制下完成。3.根据权利要求1或2所述的一种基于图像的实时多目标位置检测方法，其特征在于，所述的云台位置反馈调节系统的控制具体为，分别由水平、垂直两组光电正交编码器采集云台的水平、垂直偏转角度，然后由控制器分别输出百分比调节信号驱动云台的水平、垂直驱动伺服电机。4.根据权利要求1所述的一种基于图像的实时多目标位置检测方法，其特征在于，步骤(4)具体为，以被检测系统某...

【专利技术属性】
技术研发人员：方玉，常正威，干树川，姚毅，
申请(专利权)人：四川电力科学研究院，四川理工学院，
类型：发明
国别省市：