一種基于圖像處理的無(wú)參考物尺寸測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無(wú)參考物的測(cè)量方法，尤其涉及一種利用移動(dòng)通訊設(shè)備和測(cè)距儀 進(jìn)行無(wú)參考物的物體尺寸測(cè)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 測(cè)量圖像中物體的實(shí)際大小或尺寸，在工程應(yīng)用中常見(jiàn)的有幾種方式，其基本原 理都是選定既定的參考物或者對(duì)采集系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定進(jìn)而測(cè)算出物體實(shí)際尺寸。
[0003] 基于參考物的測(cè)量方法是將參考物、待測(cè)物一起采集到圖像中，根據(jù)參考物和待 測(cè)物與采集設(shè)備的空間位置又可以分為等比測(cè)量和等距測(cè)量。該方法關(guān)鍵在于參考物的選 定和放置，測(cè)量識(shí)別精度高（與參考物的尺寸、參考標(biāo)尺的精度有關(guān)）、誤差小，但是參考物 的攜帶不方便，且不能保證放置參考物的合理性與適用性。
[0004] 基于采集系統(tǒng)來(lái)測(cè)量物體實(shí)際尺寸一般都是以像素為單位的，因此若想用長(zhǎng)度單 位（如厘米、毫米等）來(lái)表示，就需要對(duì)采集系統(tǒng)采集到的圖像進(jìn)行標(biāo)定，然后對(duì)其進(jìn)行建 模（即建立測(cè)量環(huán)境在空間中的真實(shí)坐標(biāo)與圖像中像素點(diǎn)位置的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系），最后通 過(guò)計(jì)算得出測(cè)量環(huán)境中物體的實(shí)際尺寸，這個(gè)過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜和繁瑣。另外，基于采集系統(tǒng)來(lái) 測(cè)量物體實(shí)際尺寸由于采集系統(tǒng)的特定性使其靈活性差、不便攜帶和移動(dòng)，對(duì)于大多工程 應(yīng)用測(cè)量并不適用，特別是道路信息采集和測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像處理的無(wú)參考 物尺寸測(cè)量方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種基于圖像處理的無(wú)參 考物尺寸測(cè)量方法，該方法依靠移動(dòng)通訊設(shè)備上的重力感應(yīng)設(shè)備和方向感應(yīng)設(shè)備以及測(cè)距 設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量，具體測(cè)量方法包括如下步驟：
[0007] 1)將移動(dòng)通訊設(shè)備放置在待測(cè)物體周?chē)我馕恢茫⒋蜷_(kāi)移動(dòng)通訊設(shè)備的攝像 頭，攝像頭所在位置即拍攝點(diǎn)，記為P點(diǎn)；
[0008] 2)將待測(cè)物體周邊任意一點(diǎn)A作為第一次目標(biāo)拍攝點(diǎn)，并將移動(dòng)通訊設(shè)備的拍攝 中心對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)A，通過(guò)測(cè)距設(shè)備獲取攝像頭到點(diǎn)A的距離為Ia，通過(guò)移動(dòng)通訊設(shè)備的重力感應(yīng) 設(shè)備讀取拍攝點(diǎn)P和第一次拍攝目標(biāo)點(diǎn)A構(gòu)成的線(xiàn)段PA與豎直方向的夾角α、通過(guò)方向感 應(yīng)設(shè)備讀取拍攝點(diǎn)P和第一次拍攝目標(biāo)點(diǎn)A構(gòu)成的線(xiàn)段PA與水平方向的夾角并保存當(dāng) 前拍攝的圖像為圖a，即圖2中的圖a ;
[0009] 3)保持拍攝點(diǎn)P不變，將待測(cè)物體周邊另外任意一點(diǎn)B作為第二次目標(biāo)拍攝點(diǎn)，并 將移動(dòng)通訊設(shè)備的拍攝中心對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)B，通過(guò)測(cè)距設(shè)備獲取攝像頭到點(diǎn)B的距離為Ib，通過(guò)移 動(dòng)通訊設(shè)備的重力感應(yīng)設(shè)備讀取到拍攝點(diǎn)P和第二次拍攝目標(biāo)點(diǎn)B構(gòu)成的線(xiàn)段PB與豎直 方向的夾角β、通過(guò)方向感應(yīng)設(shè)備讀取拍攝點(diǎn)P和第二次拍攝目標(biāo)點(diǎn)B構(gòu)成的線(xiàn)段PB與水 平方向的夾角仇，并保存當(dāng)前拍攝的圖像為圖b，即圖2中的圖b ;
[0010] 4)將上述采集到的數(shù)據(jù)α、辦、1Α、β、5&、1 8帶入公式（I)，可計(jì)算出A、B兩點(diǎn) 的實(shí)際距離dAB:
[0012] 其中，Θ為線(xiàn)段PA、PB在水平面上投影的夾角，SP Θ = I ΘΑ-ΘΒ| ;
[0013] 5)利用圖像處理技術(shù)對(duì)圖a和圖b (即圖3中的圖a和圖b)進(jìn)行處理，使Α、Β兩 點(diǎn)在同一圖c內(nèi)；
[0014] 6)對(duì)圖c中的A、B兩點(diǎn)以及待測(cè)物體進(jìn)行像素分析和統(tǒng)計(jì)，若線(xiàn)段AB在圖c中 所占像素個(gè)數(shù)為η，待測(cè)物體所占像素為m，則待測(cè)物體的實(shí)際尺寸d為：
[0015] d = dAB · m/n (2)。
[0016] 作為優(yōu)化，設(shè)待測(cè)物體在圖c中所占區(qū)域像素個(gè)數(shù)為N，則待測(cè)物體在二維平面的 投影面積S為：
[0017] S = (dAB/n)2 · N (3)。
[0018] 作為優(yōu)化，所述移動(dòng)通訊設(shè)備與中心服務(wù)器通訊連接，將測(cè)量所得數(shù)據(jù)上傳到中 心服務(wù)器保存。
[0019] 作為優(yōu)化，所述測(cè)距設(shè)備包括紅外測(cè)距儀、超聲波測(cè)距儀或激光測(cè)距儀。
[0020] 作為優(yōu)化，所述移動(dòng)通訊設(shè)備能調(diào)用GPS定位功能，獲取待測(cè)物體坐標(biāo)，并將坐標(biāo) 上傳中心服務(wù)器。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法至少具有如下有益效果：
[0022] 該方法能有效地計(jì)算出待測(cè)物體的實(shí)際尺寸及二維平面的投影面積，操作便捷， 測(cè)量準(zhǔn)確度高。其次，該方法在測(cè)量過(guò)程中不需要設(shè)置參考物或者參考標(biāo)尺，且易于攜帶， 操作靈活。該方法應(yīng)用到工程測(cè)量領(lǐng)域（如道路養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域），可以極大程度上降低了道路 信息采集成本，提高了采集信息的可靠性。另外，移動(dòng)通訊設(shè)備具有的GPS定位功能和網(wǎng)絡(luò) 傳輸功能能夠?qū)Φ缆佛B(yǎng)護(hù)地點(diǎn)進(jìn)行定位，并將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)骄S護(hù)中心，為后續(xù)養(yǎng)護(hù) 策略的制定提供支持；最后，測(cè)量準(zhǔn)確性高，測(cè)量誤差小，且適用于任意路面，極大程度上降 低了路面傾斜度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1為實(shí)施例中坑洞測(cè)量示意圖。
[0024] 圖2為實(shí)施例中圖a、圖b的幾何校正效果圖。
[0025] 圖3為實(shí)施例中圖a或圖b配準(zhǔn)融合為圖c后的效果圖。
[0026] 圖4為實(shí)施例中待測(cè)坑洞圖標(biāo)定測(cè)算示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028] 實(shí)施例：本實(shí)施例以待測(cè)物體為坑洞，參見(jiàn)圖1至圖4。
[0029] -種基于圖像處理的無(wú)參考物尺寸測(cè)量方法，所采用的移動(dòng)通訊設(shè)備可以是手 機(jī)，平板電腦等，但要求設(shè)備必須攜帶有重力感應(yīng)設(shè)備和方向感應(yīng)設(shè)備。其次，所采用的設(shè) 備可以集成測(cè)距設(shè)備，如紅外、激光、超聲波等測(cè)距工具，另外測(cè)距設(shè)備也可單獨(dú)設(shè)置。
[0030] 具體測(cè)量方法包括如下步驟：
[0031] 1)將移動(dòng)通訊設(shè)備放置在待測(cè)坑洞周?chē)我馕恢茫唧w實(shí)施時(shí)，可以是道路維護(hù) 人員手持移動(dòng)通訊設(shè)備站在待測(cè)坑洞周?chē)我馕恢?，打開(kāi)設(shè)備，確保移動(dòng)通訊設(shè)備所有軟 硬件正常運(yùn)行，此時(shí)攝像頭所在位置即拍攝點(diǎn)，記為P點(diǎn)；
[0032] 2)假設(shè)待測(cè)坑洞所在道路并不平坦，即A、B兩點(diǎn)不在同一水平面上，如圖1所示。 將待測(cè)坑洞周邊任意一點(diǎn)A作為第一次目標(biāo)拍攝點(diǎn)，并將移動(dòng)通訊設(shè)備的拍攝中心對(duì)準(zhǔn)點(diǎn) A。通過(guò)測(cè)距設(shè)備獲取攝像頭到點(diǎn)A的距離為Ia，且Ia= I. 69m ;通過(guò)移動(dòng)通訊設(shè)備的重力 感應(yīng)設(shè)備能讀取到拍攝點(diǎn)P和第一次拍攝目標(biāo)點(diǎn)A構(gòu)成的線(xiàn)段PA與豎直方向z軸的夾角 α且α = 22.59° ;