[發明專利]用于目標檢測模型訓練的圖像采集系統及樣本生成方法

有效

• 申請號: 202110347217.X
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113191388B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 關夏威;張昊;陳虹;劉智;張康;魏偉;冷文軍;張錦嵐
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G06V10/774
• 分類號: G06V10/774;G06N20/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝

1.一種用于目標檢測模型訓練的圖像采集系統，其特征在于，系統包括目標展示平臺、圖像采集平臺、定位系統和圖像特征標簽解算系統；

所述目標展示平臺用于實現待檢測目標的多視角展示；

所述圖像采集平臺用于實現多角度全方位采集目標的圖像，結合目標展示平臺自動完成待檢測目標的圖像樣本采集；

所述定位系統用于獲取圖像采集平臺與目標展示平臺的位置和姿態信息；

所述圖像特征標簽解算系統基于定位系統中的位置和姿態信息實現圖像特征標簽解算；

所述目標展示平臺包括目標承載云臺、平面移動裝置、垂直移動裝置和目標平臺控制模塊；

所述目標承載云臺為三軸向轉向機構，用于放置待識別與檢測的目標并改變目標展示的俯仰角、滾轉角、偏轉角；

所述平面移動裝置用于目標承載云臺的水平面移動，變化平面內的位置；

所述垂直移動裝置用于目標承載云臺的垂直移動，變化垂直方向的位置；

所述目標平臺控制模塊用于控制目標承載云臺和移動裝置，并采集目標展示平臺的位置與姿態信息；

所述圖像特征標簽解算系統包括三維場景重構模塊、成像設備視角模擬模塊和特征標簽計算模塊；

所述三維場景重構模塊用于目標外輪廓、圖像采集平臺三維建模，其中，目標外輪廓通過直接測量獲得，結合圖像采集平臺設計文件進行裝配；

所述成像設備視角模擬模塊基于三維建模得到外部參數，結合成像設備內部參數實現成像設備模擬視角圖像生成；

所述特征標簽計算模塊基于三維建模和模擬視角，實現圖像特征標簽的同步解算，由成像設備的內參矩陣結合外部參數把目標外輪廓投影至相機的成像平面，得到目標在成像平面的矩形外輪廓，經過徑向畸變、切向畸變的處理得到成像的標記數據，結合成像設備視角模擬實現與真實目標成像一致的圖像及標記；

所述目標承載云臺具有三軸向角度傳感器，能夠測試目標的俯仰角、滾轉角、偏轉角；

所述圖像采集平臺包括成像設備、成像設備承載云臺、平面移動裝置、垂直移動裝置和采集平臺控制模塊；

所述成像設備用于圖像采集；

所述成像設備承載云臺為三軸向旋轉機構，用于放置成像設備并改變成像設備的姿態；

所述平面移動裝置用于成像設備承載云臺的水平面移動，變化平面內的位置；

所述垂直移動裝置用于成像設備承載云臺的垂直移動，變化垂直方向的位置；

所述采集平臺控制模塊用于控制云臺和移動裝置，并采集圖像采集平臺的位置與姿態信息；

在該系統中使用了一種用于目標檢測模型訓練的樣本生成方法，該方法實現的步驟如下：

步驟一：通過圖像采集平臺大量變換成像設備的位置和姿態，利用成像設備采集大量目標圖像數據；同時采集成像設備的位置和姿態，基于相對位置和姿態，建立與實際場景一致的虛擬的三維場景；

步驟二：通過目標展示平臺大量變換目標的位置和姿態，利用成像設備采集大量目標圖像數據；采集目標傳感器的位置、姿態數據，基于相對位置和姿態，建立與實際場景一致的虛擬的三維場景；

步驟三：通過目標和成像設備在三維空間中的模型，由成像設備的內參矩陣結合外部參數，即目標與成像設備的相對位置和姿態，把目標外輪廓投影至成像設備的成像平面，得到目標在成像平面的矩形外輪廓，經過徑向畸變、切向畸變的處理得到成像的標記數據，結合成像設備視角模擬實現與真實目標成像一致的圖像及標記；

步驟四：通過多次采集，建立目標與成像設備在變換位置、姿態時的相對位姿參數特征標簽數據集合，相對位姿參數特征標簽數據集合與對應的目標圖像數據集合共同組成用于圖像檢測模型訓練的數據樣本。

2.如權利要求1所述的用于目標檢測模型訓練的圖像采集系統，其特征在于，所述成像設備承載云臺具有三軸向角度傳感器，能夠測試成像設備的俯仰角、滾轉角、偏轉角。

3.如權利要求2所述的用于目標檢測模型訓練的圖像采集系統，其特征在于，所述定位系統包括定位信號發射裝置、定位信號接收裝置和目標位置計算模塊，定位信號發射裝置和定位信號接收裝置分別安裝在目標展示平臺和圖像采集平臺上，目標位置計算模塊通過計算獲取圖像采集平臺與目標展示平臺的位置信息。

4.如權利要求3所述的用于目標檢測模型訓練的圖像采集系統，其特征在于，所述定位信號發射裝置為激光器，定位信號接收裝置為光電傳感器，目標位置計算模塊采用相位式激光測距原理進行計算。