[發明專利]一種基于手機視頻的物體長度測量方法

在審

• 申請號: 202110779312.7
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113642397A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 寧小娟;劉玥煊;高凡;金海燕;王映輝
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T5/00;G06T7/13;G06T7/80
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種基于手機視頻的物體長度測量方法，其特征在于，具體按照如下步驟實施：

步驟1，通過手機相機采集視頻數據，并對視頻數據進行預處理；

步驟2，基于視覺坐標系統之間的轉換關系來求解手機相機的內參數；

步驟3，在計算機中保存一張包含目標物體和參照物的參考圖像，對步驟1中手機相機采集的視頻數據進行特征點提取，之后將視頻的每一幀與參考圖像進行特征點匹配得到匹配點對；

步驟4，在獲取到經步驟3產生的匹配點對的前提下，計算出參考圖像和視頻幀的單應性矩陣，根據單應性矩陣更新參照物頂點在每一幀圖像中的坐標并估計參照物的邊框，通過參照物的邊框推導出相機位姿，根據相機位姿得到相機到參照物表面的距離；

步驟5，獲取到視頻初始幀中的目標物體像素大小，結合相機焦距、步驟3中參照物與相機間距離和步驟5獲取的物體像素大小計算出目標物體的真實長度。

2.根據權利要求1所述的一種基于手機視頻的物體長度測量方法，其特征在于，所述步驟1中采集視頻時，在手機移動過程中采集視頻數據且手機在空間中水平勻速運動；

所述步驟1中對視頻進行預處理具體為：

對采集的視頻數據進行雙邊濾波去噪，然后采用Canny算子來獲取視頻各幀的邊緣信息。

3.根據權利要求2所述的一種基于手機視頻的物體長度測量方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

步驟2.1，將6×8的棋盤格圖像布滿整個電腦屏幕，將電腦屏幕作為標定板，其中，每個小格的長度為37mm；

步驟2.2，使用手機相機在電腦屏幕的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下、正前9個方位拍攝20張棋盤格圖像；

步驟2.3，將步驟2.2中拍攝的20張棋盤格圖像保存到指定目錄下；

步驟2.4，對步驟2.3得到的20張棋盤格圖像進行降采樣，調用findChessboardCorners()函數進行初始化角點提??；

步驟2.5，在步驟2.4初步提取角點之上進一步使用cornerSubPix()函數提取亞像素信息，降低相機標定偏差，再調用drawChessboardCorners()函數將角點用不同顏色繪制到棋盤格圖像上并保存圖像；

步驟2.6，初始化標定板上的三維坐標，使用calibrateCamera函數()進行相機標定，得到相機參數；

步驟2.7，根據步驟2.6得到的相機參數對角點進行重新投影計算，得到角點在步驟2.3保存的棋盤格圖像上新的投影點坐標，計算投影坐標和步驟2.5中亞像素提取之后的角點坐標之間的偏差對獲得的相機參數進行評估，并刪除偏差大于設定的閾值的圖像；

步驟2.8，重新按照步驟2.4-2.6計算相機參數，之后返回步驟2.7對相機參數進行重新評估，直到沒有圖像再被刪除為止；

步驟2.9，將標定結果寫入到txt文件中。

4.根據權利要求2所述的一種基于手機視頻的物體長度測量方法，其特征在于，所述步驟3具體為：

步驟3.1，在計算機中保存一張包含目標物體和參照物的參考圖像，對步驟1中手機相機采集的視頻數據和保存的參考圖像采用SURF算子進行特征點提?。?/p>

步驟3.2，將步驟3.1中特征點提取之后的視頻的每一幀與參考圖像采用KNN算法完成初始特征匹配，得到匹配點對；

步驟3.3，根據步驟3.2得到的匹配點對連接線長度和斜率相等的幾何特征構建最佳幾何約束，完成初始匹配優化；

步驟3.4，用RANSAC算法對步驟3.3的優化結果進行二次優化，獲得最終匹配結果。