[發明專利]一種實景下的西瓜圖像處理和定位方法

有效

• 申請號: 201410445330.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104346614B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 許麗佳;康志亮;陳崇任;鄒志勇;王楠;譚雪松;龐濤;何宇;陳曉燕;劉明丹
• 申請（專利權）人: 四川農業大學
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種實景下的西瓜圖像處理和定位方法，其特征在于，通過對拍攝的實景西瓜圖像進行有效截圖并進一步圖像處理得到的西瓜重心坐標為基礎，根據斜視雙目視覺定位算法計算出以左攝像機為坐標原點的西瓜重心的實際三維空間坐標，具體步驟為：

步驟101：左右兩個攝像機拍攝實景下的同一個西瓜目標，獲得西瓜在不同位置拍攝的2幅圖像；

步驟102：讀入拍攝的左右2幅實景西瓜圖像并對其分別有效截圖并圖像處理后，可分別計算出西瓜重心點在左右2幅實景西瓜圖像上的坐標(x1+a1,y1+b1)和(x2+a2,y2+b2)，該坐標是以實景西瓜圖像最左上角像素點為坐標原點的像素坐標；

步驟103：建立以圖像中心為坐標原點的圖像坐標系，將步驟102計算出的西瓜重心點坐標(x1+a1,y1+b1)和(x2+a2,y2+b2)轉換成以實景圖像中心為坐標原點的西瓜重心點坐標(xl，yl)和(xr，yr)；

步驟104：計算得到左右兩個攝像機對同一個西瓜重心目標的視差(xl-xr)；

步驟105:根據平視雙目定位算法，計算出在平視情況下，西瓜重心目標點相對于以左攝像機攝像頭中心為坐標原點的三維空間坐標(xc，yc，zc)：

xc＝b×xl/(xl-xr)，b為基線距 (1)

yc＝b×yl/(xl-xr) (2)

zc＝b×f/(xl-xr)，f為相機焦距 (3)

步驟106：將平視時的坐標系的3個坐標軸均旋轉一個β角度，就可得到斜視時的三維坐標系，并由此可推導出斜視雙目視覺定位公式(4)、(5)、(6)，將步驟105計算得到的西瓜重心的三維空間坐標(xc，yc，zc)代入公式(4)、(5)、(6)：

xw＝xc (4)

yw＝zc×cosβ+yc×sinβ (5)

zw＝zc×sinβ-yc×cosβ (6)

則可計算出西瓜重心的實際三維空間坐標(xw，yw，zw)；

所述以實景西瓜圖像最左上角像素點為坐標原點，對實景西瓜圖像進行截圖并圖像處理得到的西瓜重心坐標(x1+a1,y1+b1)和(x2+a2,y2+b2)，其具體步驟為：

步驟201：讀入實景西瓜圖像將其轉為灰度圖像，再轉為二值圖像；

步驟202：對二值圖像進行處理，求取該二值圖像上像素值為0的點到距離其最近的非零點的距離，得到一個距離矩陣，找出這個距離矩陣中的最大值，則這個最大值所在的像素點位置即可認為是西瓜重心所在區域內的一點(x0,y0)，亦稱初步定位點；

步驟203：以初步定位點(x0,y0)為參考點，對原實景西瓜圖像進行截圖處理，所截圖像的大小為原圖像大小的四分之一；具體地，設原圖像大小為m×n×3的矩陣：(1)若x0<1/4×m且y0<1/4×n,則截取原圖像的區域為(0:1/2×m，0:1/2×n)；(2)若x0<1/4×m且1/4×n<y0<3/4×n,則截取原圖像的區域為(0:1/2×m，y0-1/4×n:y0+1/4×n)；(3)若x0<1/4×m且y0>3/4×n,則截取原圖像的區域為(0:1/2×m，1/2×n:n)；(4)若1/4×m<x0<3/4×n且y0<1/4×n,則截取原圖像的區域為(x0-1/4×m:x0+1/4×m，0:1/2×n)；(5)若1/4×m<x0<3/4×n且1/4×n<y0<3/4×n,則截取原圖像的區域為(x0-1/4×m:x0+1/4×m，y0-1/4×n:y0+1/4×n)；(6)若1/4×m<x0<3/4×n且y0>3/4×n,則截取原圖像的區域為(x0-1/4×m:x0+1/4×m，1/2×n:n)；(7)若x0>3/4×m且y0<1/4×n,則截取原圖像的區域為(1/2×m:m，0:1/2×n)；(8)若x0>3/4×m且1/4×n<y0<3/4×n,則截取原圖像的區域為(1/2×m:m，y0-1/4×n:y0+1/4×n)；(9)若x0>3/4×m且y0>3/4×n,則截取原圖像的區域為(1/2×m:m，1/2×n:n)；獲得截圖區域后，分別對原實景西瓜圖像的R、G、B三個分量截取相應區域，再將這三個分量截得的圖像重構成一幅RGB圖像；

步驟204：將截圖所得RGB圖像的紅綠藍三個顏色通道映射到色調、飽和度和亮度空間并提取其H分量；

步驟205：將H分量構成的圖像二值化后進行形態學腐蝕操作；對腐蝕后的二值圖像進行刪除小目標處理，再對刪除小目標后的圖像進行填充孔洞操作；

步驟206：找出填充孔洞后圖像的所有非零點像素值及其坐標(xi，yi)，計算出截圖圖像中的目標區域重心點坐標(x1，y1)：

區域面積：S＝Σ1 (7)

目標區域重心點橫坐標：x1＝1/S×Σxi (8)

目標區域重心點縱坐標：y1＝1/S×Σyi (9)

步驟207：若截圖圖像的最左上角像素點對應原實景西瓜圖像的像素點(a1，b1)，則目標區域重心點，即西瓜重心點，在原實景西瓜圖像中的坐標則為(x1+a1,y1+b1)。