[发明专利]基于图像识别的管道工程开槽尺寸测量方法

摘要

本发明公开了一种基于图像识别的管道工程开槽尺寸测量方法，包括沟槽的宽度测量和深度测量；宽度测量：拍摄高度设定；进行拍摄；图像处理；宽度测算；深度测量：图像采集；图像处理；深度测算。本发明优点在于基于无参考物的尺寸测量，通过对开槽图像进行采集，然后对采集到的图像进行建模，并推导出计算公式，进而实现对待测沟槽的尺寸测量。与基于参考物的测量方法相比较，本发明最大的优点是不需要参考物，这样既保留了测量的灵活性，又能跳过重复放置参考物的步骤，巧妙地规避了如何放置参考物的难题，与管道施工环境契合度较高，有效地解决了基于采集系统中对摄像机的标定难题。

主权项

1.一种基于图像识别的管道工程开槽尺寸测量方法，包括沟槽的宽度测量和深度测量；其特征在于：所述宽度测量步骤为：第一步、拍摄高度设定首先在移动设备上安装摄像头、方向感应装置和重力感应装置，设定所述摄像头距地面的高度值为h，将该高度值h作为测算沟槽实际尺寸的基本参数；第二步、拍摄步骤s11、保持采集时摄像头距离地面的高度值为h；s12、将摄像头的拍摄中心对准沟槽任意一点A点进行拍摄并保存当前图像为图像a,读取当前所述方向感应装置的方向角和重力感应装置的倾角；s13、保持拍摄位置不变，对沟槽周围另外任意一点B点进行拍摄并保存当前图像为图像b，读取当前方向感应装置的方向角和重力感应装置的倾角；第三步、图像处理s21、灰度化将摄像头采集的所述图像a、b进行灰度化；s22、边缘提取使用Matlab工具中的edge函数实现对图像a、b中沟槽的边缘进行提取；s23、几何校正使用Matlab工具中的Radon函数实现对边缘提取后的a、b图像进行几何校正；s24、拼接融合将几何校正后的所述a、b图像进行配准、拼接和融合，然后基于融合之后的图像p进行标定和测算；s25、宽度测算以拍摄所在位置为原点O，拍摄高度为h，即拍摄点坐标P(O,O,h)在原点O正上方且位于之轴上，以拍摄过程中重力感应装置内部设定的正北方向为x轴，建立三维数学模型，并利用三维坐标将所述A、B两点表示在三维坐标系中；然后通过几何公式可计算沟槽的开槽宽度d_AB：；所述深度测量步骤为：首先通过两个图像采集器将多次采集到的图像数据对相机进行标定，然后进行下述步骤：第一步、深度测量图像采集s31、拍摄初始化在沟槽周围任意位置点作为拍摄点A1点，打开摄像头并保存摄像头距离地面的垂直高度值为h1，确保此时摄像头能够拍摄到沟槽的最深处C点；将摄像头的拍摄中心对准A1点采集图像数据并保存当前图像为图像a1；s32、第一次拍摄将沟槽最深处C点作为第一次拍摄点，将摄像头的拍摄中心对准C点采集图像数据并保存当前图像为图像c1；读取当前重力感应装置数据和方向感应装置数据，即所述拍摄点A1点和拍摄点C点构成的线段A1C与竖直方向即Z轴的夹角；s33、第二次拍摄保持拍摄点A1点不变，将沟槽周围任意一点B1点作为第二次拍摄点，且拍摄点B1点能够拍摄到沟槽最深处C点，将摄像头的拍摄中心对准B1点采集图像并保存当前图像为图像b1，读取当前重力感应装置数据，即拍摄点A1点和拍摄点B1点构成的线段A1B1与竖直方向即Z轴的夹角，读取当前方向感应装置数据，即拍摄点B1点与X轴的夹角θ；s34、将拍摄点移动到B'点，此时该拍摄点B’点与拍摄点B1点的垂直距离为h1，然后进行第三次拍摄，第三次拍摄点仍然为沟槽最深处C点，最后读取当前重力感应装置数据，即所述拍摄点B’点和拍摄点C点构成的线段B'C与竖直方向即Z轴的夹角γ；第二步、图像处理s41、灰度化使用Matlab工具中的rgb2gray函数实现将图像a1、b1、c1进行灰度化；s42、边缘提取使用Matlab工具中的edge函数实现对灰度化后的图像a1、b1、c1进行边缘提取；s43、几何校正使用Matlab工具中的Radon函数实现对边缘提取后的图像a1、b1、c1进行几何校正；s44、拼接融合图像a1、b1分别是对沟槽附近A1点、 B1点进行采集所得到的沟槽图像；为了对沟槽进行测算，首先应将A1点、 B1融合在一张图像中，即将图像a1、b1进行配准、拼接和融合，然后基于融合之后的图像p1进行标定和测算；s45、深度测算通过下述公式计算开槽深度CC'：；其中：C’点为拍摄点C点垂直方向上的地表点。