[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

本發明公開了一種基于手機視頻的物體長度測量方法，具體為：通過手機相機采集視頻數據，并對視頻數據進行預處理；求解手機相機的內參數；保存一張包含目標物體和參照物的參考圖像，對采集的視頻數據和參考圖進行特征點提取，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；計算相機到參照物表面的距離；獲取到視頻初始幀中的目標物體像素大小，結合相機焦距、參照物與相機間距離和物體像素大小計算出目標物體的真實長度。本發明解決了現有技術中存在的測量精度相對較低的問題。

技術領域

本發明屬于計算機視覺和圖像處理方法技術領域，涉及一種基于手機視頻的物體長度測量方法。

背景技術

物體的長度測量貫穿于人們的生活之中。傳統的測量方式是人工采用軟尺、刻度尺等標準輔助工具進行測量，不僅效率低下，而且需要大量的人工成本。在生產和生活朝著智能化發展的趨勢下，傳統的測量方法早已不能滿足人們生產和生活的需求。隨著計算機技術的不斷革新，計算機輔助的物體測量方法逐漸發展起來。雖然目前有各種測量設備，但是基于相機的機器視覺測量方法由于其簡易性和方便性受到人們的青睞。

基于相機的機器視覺測量方法從數據獲取上可分為基于單圖像的測量方法和基于多圖像的測量方法。但是基于單圖像的測量方法測量精度相對較低，基于多圖像的測量需要不斷變換相機的位置來獲取不同視角的數據，實際操作相對困難。因此，實現一種操作過程簡單靈活、滿足多幅圖像在測量精度方面優勢的目標物體長度測量方法仍然是十分必要且具有挑戰性的。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于手機視頻的物體長度測量方法，解決了現有技術中存在的測量精度相對較低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種基于手機視頻的物體長度測量方法，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。

本發明的特征還在于，

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；

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。

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取；