基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，包括：建立攝像系統(tǒng)，并設(shè)置一攝像背景平面；將被測(cè)物體放置在攝像背景平面上，并使被測(cè)平面與攝像背景平面平行；利用攝像系統(tǒng)進(jìn)行成像，獲得被測(cè)數(shù)字圖像；對(duì)所述被測(cè)數(shù)字圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出所述參考圖像的參考面積及其參考像素值；統(tǒng)計(jì)出被測(cè)平面的目標(biāo)像素值；計(jì)算出所述被測(cè)平面的目標(biāo)測(cè)量面積；計(jì)算出面積修正系數(shù)；根據(jù)面積修正系數(shù)對(duì)目標(biāo)測(cè)量面積進(jìn)行修正，獲得被測(cè)平面的實(shí)際面積。本發(fā)明基于數(shù)字圖像分析技術(shù)，使平面面積測(cè)量便捷易于實(shí)現(xiàn)，且具有準(zhǔn)確度高和適用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及平面面積測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多場(chǎng)合下都需要測(cè)量不規(guī)則形貌物體的表面積，例如監(jiān)測(cè)和勘定活動(dòng)中的地圖面積計(jì)算、植物學(xué)研究中的植物葉片面積的計(jì)算、醫(yī)學(xué)整形中病變面積的計(jì)算、仿真飾品鎳釋放量檢測(cè)中接觸面積的計(jì)算、食品接觸材料有害物質(zhì)遷移量檢測(cè)中接觸面積的計(jì)算
坐寸ο
[0003]目前，測(cè)量平面面積的方法有許多種，大體可以分為手工測(cè)定法和電子技術(shù)測(cè)量法。手工測(cè)定法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易，但是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測(cè)量準(zhǔn)確度低；電子技術(shù)測(cè)量法自動(dòng)化程度高、準(zhǔn)確性和重復(fù)性好，應(yīng)用范圍越來越廣泛。利用數(shù)碼相機(jī)成像和相關(guān)軟件測(cè)量平面面積是電子技術(shù)測(cè)量法的一種，該方法具有簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、連續(xù)、非破壞性、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，其基本原理是利用像素值與面積成正比的原理，通過用數(shù)碼相機(jī)拍下處于參考背景環(huán)境中的目標(biāo)物，并利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字圖像處理，以獲得計(jì)算所用的參數(shù)。
[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)中的這些研究與應(yīng)用均建立在被測(cè)物體與參考背景處于或近似處于同一平面的基礎(chǔ)上，即其均未考慮當(dāng)被測(cè)物體與參考背景處于不同平面時(shí)，不同的拍攝物距對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。例如，在仿真飾品鎳釋放量檢測(cè)的接觸面積計(jì)算中，由于目標(biāo)被測(cè)物為三維立體結(jié)構(gòu)，具有一定的厚度，被測(cè)物體的被測(cè)平面與參考平面通常不能近似為同一平面，由于距離攝像鏡頭越近平面的放大倍數(shù)越大，若套用上述面積測(cè)量方法，則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果值比實(shí)際值偏大。因此，目前的技術(shù)方案影響了平面面積測(cè)量方法的準(zhǔn)確度和適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是:提出一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，避免攝像物距的變化對(duì)測(cè)量目標(biāo)平面的面積測(cè)量的影響，提高平面面積測(cè)量的準(zhǔn)確度以及擴(kuò)大該方法適用范圍。
[0006]本發(fā)明提供一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0007]S1:建立攝像系統(tǒng)，并設(shè)置一攝像背景平面；
[0008]S2:將被測(cè)物體放置在所述攝像背景平面上，并使所述被測(cè)物體的被測(cè)平面與所述攝像背景平面平行；
[0009]S3:利用所述攝像系統(tǒng)對(duì)所述被測(cè)平面及其四周的攝像背景平面進(jìn)行成像，獲得被測(cè)數(shù)字圖像；
[0010]S4:對(duì)所述被測(cè)數(shù)字圖像進(jìn)行處理，在所述被測(cè)數(shù)字圖像上選取一能囊括所述被測(cè)平面的參考圖像，計(jì)算出所述參考圖像的參考面積，并統(tǒng)計(jì)出所述參考面積的參考像素值；[0011]S5:統(tǒng)計(jì)出所述被測(cè)平面在所述被測(cè)數(shù)字圖像上的目標(biāo)像素值；
[0012]S6:根據(jù)所述參考面積、所述參考像素值以及所述目標(biāo)像素值，計(jì)算出所述被測(cè)平面的目標(biāo)測(cè)量面積:計(jì)算出所述目標(biāo)像素值與所述參考像素值的比值；將所述比值與所述參考面積之積作為所述目標(biāo)測(cè)量面積；
[0013]S7:計(jì)算出面積修正系數(shù)；
[0014]S8:根據(jù)所述面積修正系數(shù)對(duì)所述目標(biāo)測(cè)量面積進(jìn)行修正，獲得所述被測(cè)物體的被測(cè)平面的實(shí)際面積。 [0015]在一種可實(shí)現(xiàn)方式中，所述步驟S7具體為:
[0016]SlOl:測(cè)量出所述攝像背景平面與所述攝像系統(tǒng)的攝像鏡頭的距離L參；
[0017]S102:測(cè)量出所述被測(cè)平面與所述攝像背景平面的距離X。；
[0018]S103:根據(jù)以下公式計(jì)算出所述面積修正系數(shù):
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:建立攝像系統(tǒng)，并設(shè)置一攝像背景平面； 52:將被測(cè)物體放置在所述攝像背景平面上，并使所述被測(cè)物體的被測(cè)平面與所述攝像背景平面平行； 53:利用所述攝像系統(tǒng)對(duì)所述被測(cè)平面及其四周的攝像背景平面進(jìn)行成像，獲得被測(cè)數(shù)字圖像； S4:對(duì)所述被測(cè)數(shù)字圖像進(jìn)行處理，在所述被測(cè)數(shù)字圖像上選取一能囊括所述被測(cè)平面的參考圖像，計(jì)算出所述參考圖像的參考面積，并統(tǒng)計(jì)出所述參考面積的參考像素值； S5:統(tǒng)計(jì)出所述被測(cè)平面在所述被測(cè)數(shù)字圖像上的目標(biāo)像素值； S6:根據(jù)所述參考面積、所述參考像素值以及所述目標(biāo)像素值，計(jì)算出所述被測(cè)平面的目標(biāo)測(cè)量面積:計(jì)算出所述目標(biāo)像素值與所述參考像素值的比值；將所述比值與所述參考面積之積作為所述目標(biāo)測(cè)量面積； S7:計(jì)算出面積修正系數(shù)； S8:根據(jù)所述面積修正系數(shù)對(duì)所述目標(biāo)測(cè)量面積進(jìn)行修正，獲得所述被測(cè)物體的被測(cè)平面的實(shí)際面積。
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S7具體為: 5101:測(cè)量出所述攝像背景平面與所述攝像系統(tǒng)的攝像鏡頭的距離L# ； 5102:測(cè)量出所述被測(cè)平面與所述攝像背景平面的距離X。； 5103:根據(jù)以下公式計(jì)算出所述面積修正系數(shù):
3.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S7具體為: 5201:建立距離X與所述面積修正系數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系；所述距離X為任一被測(cè)平面與所述所述攝像背景平面的距離，且所述被測(cè)平面與所述攝像背景平面平行； 5202:測(cè)量出當(dāng)前所述被測(cè)物體的被測(cè)平面與所述攝像背景平面的距離X1 ； 5203:根據(jù)所述距離X與所述面積修正系數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及所述距離X1，計(jì)算出所述面積修正系數(shù)P2。
4.如權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S201包括: 5301:利用所述攝像系統(tǒng)對(duì)一已知實(shí)際面積的基準(zhǔn)平面進(jìn)行攝像； 5302:通過多次調(diào)整所述基準(zhǔn)平面與所述攝像背景平面的距離X，利用所述攝像系統(tǒng)分別對(duì)所述基準(zhǔn)平面進(jìn)行成像，對(duì)應(yīng)攝取多幅基準(zhǔn)數(shù)字圖像； 5303:對(duì)每一幅所述基準(zhǔn)數(shù)字圖像執(zhí)行所述步驟S4~S6，獲得所述基準(zhǔn)平面的多個(gè)基準(zhǔn)測(cè)量面積； 5304:將每一個(gè)所述基準(zhǔn)測(cè)量面積與所述基準(zhǔn)平面的實(shí)際面積進(jìn)行商運(yùn)算，計(jì)算獲得多個(gè)面積修正系數(shù)的測(cè)量值P (X); S305:對(duì)所述距離X與所述測(cè)量值P (X)進(jìn)行二次曲線擬合，獲得所述距離X與所述測(cè)量值P (X)的二次函數(shù)關(guān)系式。
5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S203具體為: 根據(jù)所述距離X與所述測(cè)量值P (χ)的二次函數(shù)關(guān)系式，將所述距離X1代入所述二次函數(shù)關(guān)系式，計(jì)算出所述面積修正系數(shù)P2。
【文檔編號(hào)】G01B11/28GK103644865SQ201310554457
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】劉卓欽, 張瑞, 鐘懷寧, 彭肖顏 申請(qǐng)人:廣東出入境檢驗(yàn)檢疫局檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心, 中華人民共和國從化出入境檢驗(yàn)檢疫局, 廣州出入境檢驗(yàn)檢疫局綜合技術(shù)服務(wù)中心