[發(fā)明專利]一種半徑不受限的可學(xué)習(xí)柱面反投影方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110571944.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113487668A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林紹福;李松靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/70
• 分類號(hào): G06T7/70;G06T7/62;G06T7/13;G06T5/20;G06T5/00;G06T3/40;G06N3/08;G06K9/62;G06T17/20
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發(fā)明公開了一種半徑不受限的可學(xué)習(xí)柱面反投影方法，針對(duì)柱面標(biāo)簽圖像數(shù)據(jù)邊緣兩側(cè)受到不同程度的信息壓縮，在進(jìn)行表面檢測(cè)時(shí)邊緣部分出現(xiàn)漏檢、錯(cuò)檢等問(wèn)題，提出了不受半徑限制的柱面反投影方法。基于柱面反投影幾何原理重新設(shè)計(jì)了投影坐標(biāo)變換公式，使坐標(biāo)變換不再依賴于特定半徑參數(shù)，運(yùn)用BP定位預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)坐標(biāo)的方法來(lái)減少參數(shù)量和計(jì)算量。對(duì)于平面圖像中在柱面上找不到對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)采用雙線性插值法補(bǔ)全像素值。最后利用任意形狀文本檢測(cè)模型DBNet驗(yàn)證方法結(jié)果。結(jié)果表明該方法不依賴于特定模型半徑，在進(jìn)行不同柱面半徑大小和不同彎曲程度的柱面圖像矯正處理時(shí)具有較好的展平效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域的柱面反投影矯正算法。發(fā)明方法是柱面圖像數(shù)據(jù)標(biāo)簽識(shí)別、柱狀模型表面缺陷檢測(cè)、全景拼接技術(shù)等應(yīng)用的關(guān)鍵步驟。

背景技術(shù)

柱面投影是指平面圖像與柱面表面相互映射的過(guò)程，包括柱面正投影和柱面反投影。柱面正投影是指將平面圖像投影到柱面表面的過(guò)程，柱面反投影是將柱面表面的某個(gè)特定的觀察區(qū)域投影到柱面的切平面上的過(guò)程。柱面反投影算法通常有公式法和二次曲線擬合法。

傳統(tǒng)的圖像柱面展平矯正處理基于柱面反投影算法，這種算法依賴于特定的柱面模型半徑，當(dāng)處理不同大小的模型半徑時(shí)，需要更換參數(shù)，限制了矯正物體的范圍。同時(shí)柱面反投影算法大多通過(guò)公式計(jì)算得出投影坐標(biāo)變換，在遍歷圖像中每個(gè)像素點(diǎn)計(jì)算時(shí)需要計(jì)算量較大。本發(fā)明設(shè)計(jì)一種半徑不受限制的柱面反投影方法，利用BP定位預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)投影坐標(biāo)，將對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的像素值賦值，完成柱面展平矯正處理。實(shí)驗(yàn)證明該算法具有較強(qiáng)的普適性和實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)柱面標(biāo)簽圖像數(shù)據(jù)邊緣兩側(cè)受到不同程度的信息壓縮，在進(jìn)行表面檢測(cè)時(shí)邊緣部分出現(xiàn)漏檢、錯(cuò)檢等問(wèn)題，提出了半徑不受限制的柱面反投影方法。該方法不依賴于特定模型半徑，在進(jìn)行不同柱面半徑大小和不同彎曲程度的柱面圖像矯正處理時(shí)具有較好的展平效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于柱面反投影幾何原理重新設(shè)計(jì)了投影坐標(biāo)變換公式，使得坐標(biāo)變換不再依賴于特定半徑參數(shù)，并運(yùn)用BP定位預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)坐標(biāo)的方法來(lái)減少參數(shù)量和計(jì)算量。本實(shí)驗(yàn)采用不同半徑大小的柱面電線桿標(biāo)識(shí)牌數(shù)據(jù)為圖像數(shù)據(jù)，對(duì)采集后的圖像進(jìn)行預(yù)處理操作使變換到統(tǒng)一大小；通過(guò)一階邊緣canny檢測(cè)算子獲取最優(yōu)的柱面邊緣線，在邊緣線范圍內(nèi)做坐標(biāo)變換。根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)公式X＝Xorigin+Xoffest，其中Xorigin為柱面圖像像素點(diǎn)在水平方向的原始橫坐標(biāo)，Xoffest為利用像素點(diǎn)水平方向橫坐標(biāo)x和該點(diǎn)與原點(diǎn)的角度θ訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)得到的偏移量，垂直方向坐標(biāo)不變；對(duì)于平面圖像中在柱面上找不到對(duì)應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)采用雙線性插值法補(bǔ)全像素值。最后利用任意形狀文本檢測(cè)模型DBNet驗(yàn)證方法結(jié)果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案，具體的實(shí)施步驟如下：

步驟一：柱面圖像數(shù)據(jù)獲取。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為人工拍攝貼附在柱面電線桿表面的標(biāo)牌數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)電線桿的直徑為190mm-370mm不等，故本發(fā)明挑選直徑分別為190mm、240mm、290mm、340mm、390mm柱面電線桿標(biāo)識(shí)牌數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

步驟二：設(shè)置柱面圖像大小。考慮到柱面圖像像素點(diǎn)個(gè)數(shù)較多和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)量大的問(wèn)題，本發(fā)明先將采集到的柱面圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)一設(shè)置為200*200的大小。

步驟三：canny邊緣檢測(cè)算子獲取柱面邊緣線。對(duì)步驟二操作后的圖像先用高斯濾波進(jìn)行平滑處理，再用一階偏導(dǎo)的有限差分來(lái)計(jì)算梯度的幅值和方向，對(duì)梯度幅值進(jìn)行非極大值抑制操作；運(yùn)用雙閾值算法檢測(cè)并連接邊緣來(lái)獲取柱面圖像的邊緣線。