一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法及装置

1.本发明涉及视觉检测技术领域，具体涉及一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法及装置。


背景技术：

2.随着计算机视觉测量技术的快速发展和配套设备设施成本的降低，计算机视觉测量技术已经广泛应用于多个领域。目前计算机视觉技术已经被应用于超大型结构的测量工作，但是由于拍摄距离较远，拍摄的图像经常出现离焦现象，导致拍摄图像模糊定位不准确的现象发生，影响最终测量结果。为了提高被测点的对比度，目前使用的主要特征包括人工标志和自然标志。其中，人工标志能够获得更好的对比度。因此，在高精度视觉测量过程中，仍然以人工标志物为主。最常用的人工标志物有十字形标志、人工散斑以及圆形标志等。
3.现有技术中，十字型标志物由于边缘检测过程中任意产生井字形交叉点，难以精确定位；人工散斑主要被应用于数字图像相关计算中，计算量比较大；而圆形标志物由于具有旋转不变性、较容易提取特征点等优点被广泛采用。但是由于圆形标志物经过透视投影变换之后的图像成为椭圆型，而目前在提取圆心标志物过程中仍然以椭圆的几何中心作为特征点，正如我们所知，这是不精确的。这一问题限制了计算机视觉测量的精度提高，从而降低了视觉测量的普适性。
4.综上，现有技术在视觉测量中存在对离焦图像的实际中心定位不准，导致实际视觉测量的精度不高的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法及装置，用以解决现有技术中对离焦图像的实际中心定位不准，导致实际视觉测量的精度不高的技术问题。
6.一方面，本发明提供了一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法，包括：
7.获取同心圆标志图像经过透视投影变换后的离焦图像，并确定所述离焦图像的内、外椭圆圆心点信息；
8.基于所述内、外椭圆圆心点信息确定第一直线、第二直线及第三直线的表达式；
9.计算所述第一直线与第三直线的目标交点信息，所述目标交点即为所述离焦图像的实际中心；
10.其中，所述第一直线为经过所述内、外椭圆圆心点的直线，所述第二直线平行于第一直线且与第一直线的距离为内椭圆短轴长度的一半，并与所述内、外椭圆均有两个交点，所述第三直线为经过所述内椭圆两条切线交点和外椭圆两条切线交点的直线，所述内椭圆的两条切线为经过所述第二直线与内椭圆两个交点的直线，所述外椭圆的两条切线为经过所述第二直线与外椭圆两个交点的直线。
11.在一些可能实现的方式中，所述获取同心圆标志图像经过透视投影变换后的离焦
图像，并确定所述离焦图像的内、外椭圆圆心点信息，包括：
12.对所述同心圆标志图像的进行对比度增强处理，降低经过透视投影变换后离焦图像的模糊度；
13.对所述离焦图像进行亚像素边缘提取，并利最小二乘法拟合椭圆，获得拟合内椭圆和外椭圆的圆心。
14.在一些可能实现的方式中，所述基于所述内、外椭圆圆心点信息确定第一直线、第二直线及第三直线的表达式，包括：
15.基于所述内、外椭圆图像的两个圆心确定第一直线的表达式；
16.基于所述第一直线表达式确定第二直线的表达式，及所述第二直线与内、外椭圆的交点信息；
17.基于所述第二直线与内、外椭圆的交点信息，确定经过所述交点的内、外椭圆切线的内椭圆切线交点信息和外椭圆切线交点信息；
18.基于所述内椭圆切线交点信息和外椭圆切线交点信息确定第三直线的表达式。
19.在一些可能实现的方式中，所述基于所述内、外椭圆图像的两个圆心确定第一直线的表达式，包括：
20.分别获取所述离焦图像的内椭圆和外椭圆圆心坐标，及内椭圆短轴半径长度，确定经过所述内椭圆和外椭圆圆心的第一直线；
21.根据投影变换原理，所述离焦图像标志实际中心在所述第一直线上。
22.在一些可能实现的方式中，所述基于所述第一直线表达式确定第二直线的表达式，及所述第二直线与内、外椭圆的交点信息，包括：
23.作一条平行于所述第一直线且距离第一直线为内椭圆短轴长度一半的第二直线，确定所述第二直线的表达式，其中，所述第二直线与内、外椭圆均有两个交点；
24.获取所述第二直线与内椭圆的两个内交点坐标，及与外椭圆的两个外交点坐标。
25.在一些可能实现的方式中，所述基于所述第二直线与内、外椭圆的交点信息，确定经过所述交点的内、外椭圆切线的内椭圆切线交点信息和外椭圆切线交点信息，包括：
26.经过所述两个内交点分别作内椭圆的切线，并获取所述内椭圆的两条切线的交点坐标，经过所述两个外交点分别作外椭圆的切线，并得到外椭圆切线交点坐标。
27.在一些可能实现的方式中，所述基于所述内椭圆切线交点信息和外椭圆切线交点信息确定第三直线的表达式，包括：
28.基于所述内椭圆切线交点坐标和外椭圆切线交点坐标，得到经过所述内椭圆切线交点和外椭圆切线交点的第三直线，并确定所述第三直线的表达式；
29.根据投影变换原理，所述离焦图像标志实际中心在所述第三直线上，且所述第三直线与所述第一直线相交。
30.在一些可能实现的方式中，所述计算所述第一直线与第三直线的目标交点信息，所述目标交点即为所述离焦图像的实际中心，包括：
31.根据所述第一直线和第三直线的表达式，计算所述第一直线与第三直线的目标交点坐标；
32.根据投影变换原理，所述目标交点坐标即为离焦图像标志实际中心位置。
33.另一方面，本发明提供了一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定装置，包
括：
34.数据获取模块，用于获取同心圆标志图像经过透视投影变换后的离焦图像，并确定所述离焦图像的内、外椭圆圆心点信息；
35.数据处理模块，用于基于所述内、外椭圆圆心点信息确定第一直线、第二直线及第三直线的表达式；
36.确定模块，计算所述第一直线与第三直线的目标交点信息，所述目标交点即为所述离焦图像的实际中心。
37.本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现上述实现方式中所述的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法。
38.采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法，基于投影变换性质通过几何方法可以迅速准确的获取同心圆人工标志的经过透视投影变换后的离焦图像的实际中心，并提取实际中心特征点，达到提高视觉测量精度的目的。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本发明提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法的一个实施例流程示意图；
41.图2为本发明提供的图1中步骤s101一实施例的流程示意图；
42.图3为本发明提供的同心圆人工标志一实施例的结构示意图；
43.图4为本发明提供的图1中步骤s102一实施例的流程示意图；
44.图5为本发明提供的同心圆透视变换一实施例的原理图；
45.图6为本发明提供的拟合椭圆一实施例的结构示意图；
46.图7为本发明提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定装置的一个实施例结构示意图；
47.图8为本发明提供的电子设备的一个实施例结构示意图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的
指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
50.附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。
51.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
52.本发明实施例提供了一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法及装置，以下分别进行说明。
53.图1为本发明提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法的一个实施例流程示意图，视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法包括：
54.s101、获取同心圆标志图像经过透视投影变换后的离焦图像，并确定所述离焦图像的内、外椭圆圆心点信息；
55.s102、基于所述内、外椭圆圆心点信息确定第一直线、第二直线及第三直线的表达式；
56.s103、计算所述第一直线与第三直线的目标交点信息，所述目标交点即为所述离焦图像的实际中心；
57.其中，所述第一直线为经过所述内、外椭圆圆心点的直线，所述第二直线平行于第一直线且与第一直线的距离为内椭圆短轴长度的一半，并与所述内、外椭圆均有两个交点，所述第三直线为经过所述内椭圆两条切线交点和外椭圆两条切线交点的直线，所述内椭圆的两条切线为经过所述第二直线与内椭圆两个交点的直线，所述外椭圆的两条切线为经过所述第二直线与外椭圆两个交点的直线。
58.与现有技术相比，本发明实施例提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法，采用几何方确定离焦图像的实际中心位置，一方面使得对图像中心特征点的提取更加准确，在实际应用过程中提高了视觉测量的精度，另一方面简化了计算过程，在实际应用过程中提高了视觉测量的效率。
59.在本发明的一些实施例中，如图2所示，图2为本发明提供的图1中步骤s101一实施例的流程示意图，包括：
60.s201、对所述同心圆标志图像的进行对比度增强处理，降低经过透视投影变换后离焦图像的模糊度；
61.s202、对所述离焦图像进行亚像素边缘提取，并利用最小二乘法拟合椭圆，获得拟合内椭圆和外椭圆的圆心。
62.在本发明具体的实施例中，制作同心圆人工标志物，该标志物分为内圆和外圆两部分，请参阅图3，图3为本发明提供的同心圆人工标志一实施例的结构示意图；对人工标志拍摄离焦图像，采用图像对比度增强算法对图像进行初步处理，增强图像对比度，降低模糊图像对结果的影响，拟合椭圆，获得两个椭圆，并且由于透视投影变换和拍摄抖动以及相机畸变等原因的影响，获得的椭圆中心一般不是同一个点，并设椭圆圆心分别为：pm、pn。
63.进一步地，在本发明的一些实施例中，如图4所示，图4为本发明提供的图1中步骤s102一实施例的流程示意图，包括：
64.s401、基于所述内、外椭圆图像的两个圆心确定第一直线的表达式；
65.s402、基于所述第一直线表达式确定第二直线的表达式，及所述第二直线与内、外椭圆的交点信息；
66.s403、基于所述第二直线与内、外椭圆的交点信息，确定经过所述交点的内、外椭圆切线的内椭圆切线交点信息和外椭圆切线交点信息；
67.s404、基于所述内椭圆切线交点信息和外椭圆切线交点信息确定第三直线的表达式；
68.在本发明的一些实施例中，分别获取所述离焦图像的内椭圆和外椭圆圆心坐标，及内椭圆短轴半径长度，确定经过所述内椭圆和外椭圆圆心的第一直线；
69.根据投影变换原理，所述离焦图像标志实际中心在所述第一直线上。
70.为了便于理解投影变换的原理，请参阅图5，图5为本发明提供的同心圆透视变换一实施例的原理图。
71.作一条平行于所述第一直线且距离第一直线为内椭圆短轴长度一半的第二直线，确定所述第二直线的表达式，其中，所述第二直线与内、外椭圆均有两个交点；
72.获取所述第二直线与内椭圆的两个内交点坐标，及与外椭圆的两个外交点坐标。
73.经过所述两个内交点分别作内椭圆的切线，并获取所述内椭圆的两条切线的交点坐标，经过所述两个外交点分别作外椭圆的切线，并得到外椭圆切线交点坐标。
74.基于所述内椭圆切线交点坐标和外椭圆切线交点坐标，得到经过所述内椭圆切线交点和外椭圆切线交点的第三直线，并确定所述第三直线的表达式；
75.根据投影变换原理，所述离焦图像标志实际中心在所述第三直线上，且所述第三直线与所述第一直线相交。
76.在本发明具体的实施例中，计算同时经过两个圆心点pm、pn的直线l1，如图6所示，图6为本发明提供的拟合椭圆一实施例的结构示意图，根据投影变换原理可知，圆形标志实际中心在直线l1上。
77.做一条直线l2，该直线平行于直线l1且距离l1为内圆短轴长度1/2的距离；
78.直线l2交分别交内外圆于点p
ii
、p
ii
′
、p
io
、p
io
′
；
79.分别作过点p
ii
、p
ii
′
、p
io
、p
io
′
的内外圆切线，切线两两相交，获得交点为p1、p2；
80.做一条过点p1、p2的直线l3，根据透视变换原理可知，椭圆的实际中心在直线l3上；
81.进一步地，在本发明的一些实施例中，步骤s103包括：根据所述第一直线和第三直线的表达式，计算所述第一直线与第三直线的目标交点坐标；
82.根据投影变换原理，所述目标交点坐标即为离焦图像标志实际中心位置。
83.在本发明具体的实施例中，请再次参阅图6，计算直线l1与直线l3的交点，该交点就是经过投影变换的圆形标志的实际中心；
84.需要说明的是，为了提高离焦图像的实际中心坐标提取精度，可以通过多次重复步骤s102至s103，以有实际中心的平均值作为最终的实际中心坐标值。
85.本发明实施例通过几何方法及图形投影变换的性质可以迅速准确的获取同心圆人工标志的经过透视投影变换后的离焦图像的实际中心，并提取实际中心特征点，达到提
高视觉测量精度的目的。
86.为了更好实施本发明实施例中的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法，在视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法基础之上，对应的，本发明实施例还提供了一种视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定装置，如图7所示，视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定装置700包括：
87.数据获取模块701，用于获取同心圆标志图像经过透视投影变换后的离焦图像，并确定所述离焦图像的内、外椭圆圆心点信息；
88.数据处理模块702，用于基于所述内、外椭圆圆心点信息确定第一直线、第二直线及第三直线的表达式；
89.确定模块703，计算所述第一直线与第三直线的目标交点信息，所述目标交点即为所述离焦图像的实际中心。
90.本发明还相应提供了一种电子设备800，如图8所示，该电子设备800包括处理器801、存储器802及显示器803。图8仅示出了电子设备800的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
91.处理器801在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit，cpu)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器802中存储的程序代码或处理数据，例如本发明中的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定程序。
92.在一些实施例中，处理器801可以是单个服务器或服务器组。服务器组可为集中式或分布式的。在一些实施例中，处理器801可为本地的或远程的。在一些实施例中，处理器801可实施于云平台。在一实施例中，云平台可包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、内部间、多重云等，或以上的任意组合。
93.存储器802在一些实施例中可以是电子设备800的内部存储单元，例如电子设备800的硬盘或内存。存储器802在另一些实施例中也可以是电子设备800的外部存储设备，例如电子设备800上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。
94.进一步地，存储器802还可既包括电子设备800的内部储存单元也包括外部存储设备。存储器802用于存储安装电子设备800的应用软件及各类数据。
95.显示器803在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器803用于显示在电子设备800的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备800的部件801-803通过系统总线相互通信。
96.在一实施例中，当处理器801执行存储器802中的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定程序时，可实现以下步骤：
97.获取同心圆标志图像经过透视投影变换后的离焦图像，并确定所述离焦图像的内、外椭圆圆心点信息；
98.基于所述内、外椭圆圆心点信息确定第一直线、第二直线及第三直线的表达式；
99.计算所述第一直线与第三直线的目标交点信息，所述目标交点即为所述离焦图像的实际中心；
100.其中，所述第一直线为经过所述内、外椭圆圆心点的直线，所述第二直线平行于第
一直线且与第一直线的距离为内椭圆短轴长度的一半，并与所述内、外椭圆均有两个交点，所述第三直线为经过所述内椭圆两条切线交点和外椭圆两条切线交点的直线，所述内椭圆的两条切线为经过所述第二直线与内椭圆两个交点的直线，所述外椭圆的两条切线为经过所述第二直线与外椭圆两个交点的直线。
101.应当理解的是：处理器801在执行存储器802中的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定程序时，除了上面的功能之外，还可实现其它功能，具体可参见前面相应方法实施例的描述。
102.进一步地，本发明实施例对提及的电子设备800的类型不做具体限定，电子设备800可以为手机、平板电脑、个人数字助理(personal digitalassistant，pda)、可穿戴设备、膝上型计算机(laptop)等便携式电子设备。便携式电子设备的示例性实施例包括但不限于搭载ios、android、microsoft或者其他操作系统的便携式电子设备。上述便携式电子设备也可以是其他便携式电子设备，诸如具有触敏表面(例如触控面板)的膝上型计算机(laptop)等。还应当理解的是，在本发明其他一些实施例中，电子设备800也可以不是便携式电子设备，而是具有触敏表面(例如触控面板)的台式计算机。
103.相应地，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储计算机可读取的程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述各方法实施例提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法中的步骤。
104.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件(如处理器，控制器等)来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
105.以上对本发明所提供的视觉测量中离焦同心圆图像实际中心确定方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。