[发明专利]一种基于数字图像技术的平面面积测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，尤其涉及一种用数字图像处理技术测量不规则平面面积的方法。

背景技术

在工业生产和野外勘测领域，需要测量不规则平面物体的面积，例如皮革或者树叶面积。这些不规则面积很难用传统的几何测量方法迅速，精确的测量。目前广泛使用的不规则面积测量仪(量皮机或者活叶仪)都是由光电转换系统和集成运算系统组成的。其测量原理是将目标面积微分，然后累计求和。这类系统的精度受单位面积大小决定，单位面积分的越细则测量精度越高，因此要达到合适的测量精度，该类仪器的成本就比较高。

近年来在数字摄像(录像)技术发展的基础上，出现了一种用数字图像处理技术测量面积的方法。这类方法相比传统技术有设备投入小，测量精度高等优势。但有以下缺点：(1)无法矫正由数码摄像头自身缺陷带来的误差(2)对拍摄背景要求较高，且要求颜色单一(3)被测量物体的边缘提取困难，运算量大，抗干扰能力弱。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字图像技术的平面面积测量方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该基于数字图像技术的平面面积测量方法主要包括如下步骤：

(1)对测量系统的摄像装置进行参数标定，得到所述摄像装置的内部参数，所述内部参数包括成像参数和/或畸变参数；

(2)利用摄像装置对背景进行成像，得到背景的原始图像，利用步骤(1)所得到的摄像装置的内部参数相应地对所述背景的原始图像进行成像矫正和/或畸变矫正，得到背景的矫正图像；再对背景的矫正图像进行灰度化处理，获得背景的灰度图像；

(3)将面积已知的平面基准物置于步骤(2)所述的背景中，利用所述摄像装置对所述平面基准物进行成像，得到平面基准物的原始前景图像；利用步骤(1)所得到的所述摄像装置的内部参数对所述平面基准物的原始前景图像进行成像矫正和/或畸变矫正，得到平面基准物的矫正前景图像；再对平面基准物的矫正前景图像进行灰度化处理，获得平面基准物的灰度前景图像；对平面基准物的灰度前景图像和背景的灰度图像进行差分运算，得到去除背景后的平面基准物的灰度图像；对去除背景后的平面基准物的灰度图像进行二值化处理，得到平面基准物的二值图像；再获取所述平面基准物的二值图像的非零像素数，然后利用以下公式(1)得到所述测量系统的像素当量，

ε＝S/M                        (1)

公式(1)中，S为平面基准物的面积，M为平面基准物的非零像素数，ε为测量系统的像素当量；

(4)将被测量物置于步骤(2)所述的背景中，利用所述摄像装置对所述被测量物进行成像，得到被测量物的原始前景图像；利用步骤(1)所得到的所述摄像装置的内部参数对所述被测量物的原始前景图像进行成像矫正和/或畸变矫正，得到被测量物的矫正前景图像；再对被测量物的矫正前景图像进行灰度化处理，获得被测量物的灰度前景图像；对被测量物的灰度前景图像和背景的灰度图像进行差分运算，得到去除背景后的被测量物的灰度图像；对去除背景后的被测量物的灰度图像进行二值化处理，得到被测量物的二值图像；再获取所述被测量物的二值图像的非零像素数；

(5)根据所述测量系统的像素当量和被测量物的二值图像的非零像素数，利用公式(2)得到被测量物的面积

D＝ε×N                  (2)

式(2)中，D为被测量物的面积，N为被测量物的非零像素数，ε为测量系统的像素当量。

进一步地，本发明所述成像参数为水平方向焦距、垂直方向焦距、成像芯片相对光轴水平偏移量和成像芯片相对光轴垂直偏移量，所述畸变参数为径向畸变参数和/或切向畸变参数。

本发明的有益效果是：能够矫正由摄像装置自身缺陷所带来的误差，降低了对测量背景的要求；读取被测量物体的边缘算法简单快捷，抗干扰能力强，运算量小。

附图说明

图1是本发明测量方法的工作示意图。

图2是本发明对测量系统的摄像装置进行参数标定时所使用的标定物的正面示意图；

图3是本发明所用的背景的示意图；

图4是平面基准物的原始前景图像；

图5是平面基准物的二值图像；

图6是被测量物的原始前景图像；

图7是被测量物的二值图像；

图中，1.摄像装置，2.计算机，3.显示屏，4.输出设备，5被测量物，6.背景，7.平面基准物。

具体实施方式