[发明专利]基于单摄像机图像的堆粮高度的测量方法和装置

摘要

本发明提供了一种基于单摄像机图像的堆粮高度的测量方法和装置。该方法包括：通过粮仓中安装的摄像机拍摄图像，根据图像中像素点的像素值的变化特征，利用图像分割技术将图像分割成两个区域，按照设定的像素点选取规则在两个区域的边界上选取多个边界点；获取每个边界点的像素坐标，根据像素坐标系与摄像机坐标系之间的映射关系，将每个边界点的像素坐标转换为摄像机坐标；根据摄像机坐标系与世界坐标系之间的映射关系，将每个边界点的摄像机坐标转换为世界坐标；根据各个边界点的世界坐标得到粮仓中的堆粮高度线。本发明实施例能够自动、快速、直观地测量出粮堆上边界的高度，从而有效地测量出当前粮仓中的堆粮高度。

主权项

1.一种基于单摄像机图像的堆粮高度的测量方法，其特征在于，在粮仓中安装摄像机，设置所述摄像机拍摄的图像中像素点的像素坐标系与摄像机坐标系之间的映射关系，设置摄像机坐标系与世界坐标系之间的映射关系，包括：通过粮仓中安装的摄像机拍摄图像，所述图像至少覆盖粮仓墙壁的底边和堆粮高度线；根据所述图像中像素点的像素值的变化特征，利用图像分割技术将所述图像分割成两个区域，按照设定的像素点选取规则在所述两个区域的边界上选取多个边界点；获取每个边界点的像素坐标(u,v)，根据所述像素坐标系与摄像机坐标系之间的映射关系，将每个边界点的像素坐标(u,v)转换为摄像机坐标(x/z,y/z)；根据所述摄像机坐标系与世界坐标系之间的映射关系，将每个边界点的摄像机坐标(x/z,y/z)转换为世界坐标(X,Y)；根据各个边界点的世界坐标(X,Y)得到所述粮仓中的堆粮高度线；其中，所述的设置所述摄像机拍摄的图像中像素点的像素坐标系与摄像机坐标系之间的映射关系，包括：用(u,v)表示图像中像素点的像素坐标，用(x,y,z)表示摄像机坐标，从(x,y,z)到(u,v)的映射为其中，r是图像中像素点距像素坐标原点的距离，且f_x和f_y分别是摄像机水平和竖直方向的焦距，c_x和c_y分别是摄像机水平和竖直方向的基点坐标，k₁,k₂,k₃,k₄,k₅,k₆,p₁,p₂是所述摄像机用于矫正镜头畸变的参数；所述的设置摄像机坐标系与世界坐标系之间的映射关系，包括：在所述摄像机拍摄的空仓时的图像中，从墙壁的左下角和右下角，以及堆粮高度线的4个角中选择出6个标志点，获取每个标志点的像素坐标(u,v)；根据所述像素坐标系与摄像机坐标系之间的映射关系，获取每个标志点的摄像机坐标(x/z,y/z)；将墙壁的左下角设为世界坐标原点O，O点的坐标为X＝0,Y＝0,Z＝0，设墙壁上所有点的世界坐标Z＝0，X轴的正方向为水平向右，Y轴的正方向为垂直向上，根据每个标志点的位置获取每个标志点的世界坐标；设标志点的世界坐标系与摄像机坐标系之间的映射关系为：其中，R＝[r1,r2,r3]是3*3的旋转矩阵，t是3*1的平移向量，对每一个标志点，有其中，A＝k[r1,r2,t]是一个3*3的矩阵，k是比例系数；所述6个标志点的(X,Y)与(x/z,y/z)的对应关系构成了6个线性约束，该6个线性约束组成了非齐次线性方程，解该非齐次线性方程，求得A的最小二乘解。