[发明专利]一种目标物体自动扫描系统及方法

权利要求书

1.一种目标物体自动扫描方法，其特征是：包括以下步骤：

根据扫描仪内相继拍摄的彩色图像，利用机器视觉物体检测算法对其进行处理，得到感兴趣的扫描区域；

建立图片像素坐标和真实世界坐标之间建立映射关系，基于所述映射关系计算与所述扫描区域的各像素相对应的世界坐标相对于激光雷达的角度；

以最小和最大角度为边界，构建角度序列，根据序列中各点与扫描区域内被扫描的点与激光雷达之间的距离，计算相机坐标系中对应点，形成扫描路径，按照所述扫描路径控制扫描仪的动作；

利用机器视觉物体检测算法对其进行处理的过程包括：

(1)调整原始彩色图片的分辨率，对调整后的图片进行灰度化和平滑处理；

(2)利用边缘检测进行处理，得到带检测边缘的二进制图像；

(3)使用霍夫转换来检测所得的二进制图像中的直线段集；

(4)转换图像至HSV色调域，并进行边缘过滤；

(5)基于凹包顶点α形状算法连接处理后的直线段集中的线段，形成连接凹包体区域；

(6)基于滑窗的切割算法提取连接凹包体区域中的前景，构成感兴趣的扫描区域；

得到的角度包括方位角和高度角，具体过程包括：

计算更新的扫描区域中最小和最大的X轴水平坐标，结合电机的单位旋转角度，确定最小和最大方位角，以最小和最大方位角为起始和结束，以单位旋转角度为间隔，生成方位角序列，电机转到序列该序列中的每一个元素，然后计算OXY坐标系中的扫描区域中相对应的水平坐标；

确定最小和最大高度角，以最小和最大高度角为起始和结束，以单位旋转角度为间隔，生成高度角序列，对于每个高度角元素，电机转动到该元素对应的点，然后在OXY坐标系中计算扫描区域中的对应竖直坐标。

2.如权利要求1所述的一种目标物体自动扫描方法，其特征是：所述步骤(3)中，对建筑中的直线型基础设施，直接用直线进行描绘边界，对建筑中的曲线型基础设施，利用多个直线段的依次连接/拼接进行描绘边界；

霍夫转换将从检测到的白色边缘的每个像素映射到参数空间，找到各所在的所有直线段。

3.如权利要求1所述的一种目标物体自动扫描方法，其特征是：所述步骤(4)中，将基于RGB的图像转换为基于HSV的图像，对于每个线段s，将其一定大小区域内的相邻像素作为局部同质区，计算每半个局部同质区中的每个像素的色调值，绘制直方图，其中累积具有相同色调值的像素数量，使用一定宽度像素的黑色填充来包围图像，以避免局部同质区超出四周，局部同质区中的估计天空区域被着色为黑色，其Hue值在直方图中不被累积，建筑物的色调Hue值被视为与其最大直方相对应的中心值，并过滤误报环境线段，获得只有属于建筑物结构的线段集。

4.如权利要求1所述的一种目标物体自动扫描方法，其特征是：所述步骤(6)中，通过为图像像素集分配不同的类标签来创建图像掩码，图像被分成了包括背景、疑似背景、前景和疑似前景四个标记区域；通过使用滑窗技术重新分配它们的标签来检测内部的环境区域；

创建两个高斯混合模型，一个用于提取背景类和疑似背景，另一个用于提取前景类和疑似前景，进行图形切割，并迭代，直到生成只包括背景和前景的二进制图像，提取前景二进制图像为扫描区域。

5.如权利要求1所述的一种目标物体自动扫描方法，其特征是：在进行角度计算前，将得到的感兴趣扫描区域重新调整会初始图片大小，在调整后的图片像素坐标和真实世界坐标之间建立映射关系；

或，使用相机几何模型将调整后的图像转换为归一化平面中的图像；

具体过程包括：

将调整后的扫描区域图像向各向四周进行膨胀，膨胀区域为黑色像素区域；

将膨胀后的图像进行左右两边的延伸，延伸区域为黑色像素区域；

将延伸后的图像转换为平行四边形图像；

创建一个空矩阵，用于存储变换后的图像，在存储过程中，将超过所述空矩阵的区域丢弃，并用黑色填充缺失区域。