[发明专利]一种单幅图像的几何量测的方法

说明书

本发明公开了一种单幅图像的几何量测方法，包括：获取图像参数和摄像机参数，所述图像参数包括图像的宽度和高度，所述摄像机参数包括摄像机焦距、水平视域角和垂直视域角；获取摄像机高度和俯仰角，所述摄像机高度为摄像机中心到参考平面的垂直距离，所述参考平面为用户指定的水平面，所述俯仰角为摄像机光轴顺时针到铅垂线的夹角；参考平面内的距离量测，所述参考平面内的距离量测为图像上任意两点垂直投影至参考平面后的平面距离量测；目标到参考平面的高度量测，所述目标到参考平面的高度量测为图像上一目标点到参考平面的垂直距离量测；任意两点高度和距离量测，所述任意两点高度和距离量测为图像上任意两点间的垂直高度差和空间距离的量测。

技术领域

本发明涉及一种利用单幅图像进行目标几何量测的方法，具体说，是利用一幅图像或者视频帧，实现目标高度、宽度、目标间空间距离的测量。

背景技术

测量几乎是各个领域都涉及到的必不可少的工作之一。图像量测以其非接触性、普适性、实时性、可重复性等特点成为目标对象几何量测的重要手段之一。图像测量方法通常采用双目或多目视觉原理，通过匹配获取目标结构信息，该方法的难点是图像匹配，且要求两个以上相机同时拍摄，主要应用在专业如摄影测量、三维重建等领域。

单幅图像容易获取、对拍摄相机姿态没有要求，而且与双(多)目测量系统相比，单目视觉量测无需图像匹配，从而使得测量过程灵活方便，是计算机视觉、摄影测量学等研究领域的研究趋势之一(Criminisi A.Accurate Visual Metrology from Single andMultiple Uncalibrated Images.Berlin:Springer-Verlag，2001；刘学军等.单幅图像几何量测研究进展[J].武汉大学学报，2011，36(8):941-947)。目前单幅图像几何量测主要有两种方式，一种是基于几何关系的量测，即通过中心投影的不变量、灭点灭线、场景中已知先验信息等实现对象的量测(Wang Guanghui,等.A Novel Approach for Single ViewBased Plane Metrology.The 16th International Conference on PatternRecognition,Quebec,Canada， 2002；王光辉等，由单幅图像测量场景及场景内物体几何信息的方法，发明专利， CN02118167；王美珍等，基于交比的单幅图像平面几何信息提取算法.武汉大学学报(信息科学版)，2011，36(2)：190-194；)，这种方法适合图像中包含建筑物、道路等的结构化场景，而不适合非结构化场景(图像中没有相关的已知信息)；另一种是基于单应的量测，即通过场景中4对以上的同名控制点信息来建立相片和空间的映射关系，然后在图像上进行几何量测，这种方式测量精度受控制点的数量、分布等影响，而且实际应用中有时控制点很难选取(Hartley R.,Zisserman A；Multiple View Geometry inComputer Vision,Cambridge University Press，2000；曾慧等，基于线单应的单应矩阵估计及其在视觉量测中的应用.自动化学报，2007，33(5)：449-455；王美珍，单幅图像中地物目标几何量测研究.南京:南京师范大学，2011)。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种单幅图像几何量测方法，该方法依据图像参数，既不需要场景中包含已知结构信息，也不需要同名控制点，可有效解决背景中的技术缺陷。

本发明公开了一种单幅图像的几何量测方法，包括：根据选定的参考平面、待量测图像的图像参数、摄像机参数和摄像机当前高度和俯仰角，获取待量测图像上任一点对应的垂角和旋转角，并利用欧氏距离公式，计算得到待量测图像上任意两点间的垂直高度差和空间距离；

所述摄像机参数包括摄像机焦距、水平视域角和垂直视域角；

所述摄像机高度为摄像机中心到参考平面的垂直距离；

所述俯仰角为摄像机光轴顺时针到铅垂线的夹角；