[发明专利]一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法

权利要求书

1.一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集待拍摄零部件信息，包括零部件模型名称和零部件模型边界框尺寸；

步骤2：设定虚拟相机参数，根据实际相机的相关参数，获得虚拟相机参数之间的相关参数约束关系，根据相关参数约束条件利用虚拟相机模拟实际相机；

步骤3：根据零部件信息建立位置选取规则，根据位置选取规则设定位置参数模拟空间中的各个位置；

步骤4：设定光源组合和背景图片，通过笛卡尔坐标或经纬坐标设定光源所在方位，模拟实际拍摄环境；

步骤5：利用虚拟相机在模拟空间和模拟实际拍摄环境中，拍摄零部件模型在不同位姿和环境下的图像，获得虚拟拍摄结果，对虚拟拍摄结果进行图像采集，获取虚拟图像构建数据集；

步骤51：固定虚拟相机参数中的相机类型、相机目标点和相机视野，根据模拟空间改变虚拟相机位置；相机目标点选为零部件模型边界框的中心，虚拟相机位置和零部件模型位置均通过笛卡尔坐标系下的坐标数值确定；

步骤52：零部件模型根据虚拟相机的拍摄距离对应一个测定空间，将测定空间通过若干经纬线进行划分，划分所得若干交点作为习惯拍摄位置；

步骤53：设定变动范围作为半径在习惯拍摄位置处构建变动球体空间；

步骤54：平行于基本拍摄平面的空间平面将变动空间分为两个半球，以上下半球中的三棱锥中除底面外所有棱边的中点作为习惯拍摄点，在每个习惯拍摄点拍摄零部件模型的图像。

2.根据权利要求1所述的一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法，其特征在于，所述步骤2中，虚拟相机参数包括工作距离、视野范围和视角，实际相机的工作距离、视野范围和视角的表达式分别为：

Wd＝|t_zw| (1)

其中，Wd为工作距离；Fov_(w,h)为水平或竖直方向的视野范围；θ为相机视角；t_zw为图像标定所得平移矩阵中的Z向分量；f为镜头焦距；Ts_(w,h)为相机靶面水平或竖直方向的尺寸；Ts_h表示相机靶面竖直方向的尺寸；

实际相机的实拍图像中每个像素代表的物理距离表达为式：

结合相机成像条件中工作距离与焦距间的基本限制，相关参数约束关系如式(5)所示：

其中，P_(w,h)为图像水平或竖直方向的像素数；ε为实拍图像中每个像素代表的物理距离。

3.根据权利要求1所述的一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法，其特征在于，所述步骤5中，通过显示屏截图截取虚拟相机拍摄结果中一个区域作为虚拟摄像系统采集的虚拟图像；将虚拟相机成像视口缩放到W_vc×H_vc，截取的图像大小为W_end×H_end，且零部件在图像中的占比为r_part；零部件水平方向或竖直方向的最大尺寸为L_max；

则零部件在任一方向上所占最大比例的计算公式为：

将式(2)代入式(6)中，得：