基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，包括：建立攝像系統(tǒng)，并設(shè)置一攝像背景平面；將被測物體放置在攝像背景平面上，并使被測平面與攝像背景平面平行；利用攝像系統(tǒng)進(jìn)行成像，獲得被測數(shù)字圖像；對所述被測數(shù)字圖像進(jìn)行處理，計算出所述參考圖像的參考面積及其參考像素值；統(tǒng)計出被測平面的目標(biāo)像素值；計算出所述被測平面的目標(biāo)測量面積；計算出面積修正系數(shù)；根據(jù)面積修正系數(shù)對目標(biāo)測量面積進(jìn)行修正，獲得被測平面的實際面積。本發(fā)明基于數(shù)字圖像分析技術(shù)，使平面面積測量便捷易于實現(xiàn)，且具有準(zhǔn)確度高和適用范圍廣的優(yōu)點。
【專利說明】基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及平面面積測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多場合下都需要測量不規(guī)則形貌物體的表面積，例如監(jiān)測和勘定活動中的地圖面積計算、植物學(xué)研究中的植物葉片面積的計算、醫(yī)學(xué)整形中病變面積的計算、仿真飾品鎳釋放量檢測中接觸面積的計算、食品接觸材料有害物質(zhì)遷移量檢測中接觸面積的計算
坐寸ο
[0003]目前，測量平面面積的方法有許多種，大體可以分為手工測定法和電子技術(shù)測量法。手工測定法設(shè)備簡單、操作容易，但是費時費力，測量準(zhǔn)確度低；電子技術(shù)測量法自動化程度高、準(zhǔn)確性和重復(fù)性好，應(yīng)用范圍越來越廣泛。利用數(shù)碼相機成像和相關(guān)軟件測量平面面積是電子技術(shù)測量法的一種，該方法具有簡便、準(zhǔn)確、連續(xù)、非破壞性、成本低廉等優(yōu)點，其基本原理是利用像素值與面積成正比的原理，通過用數(shù)碼相機拍下處于參考背景環(huán)境中的目標(biāo)物，并利用計算機對數(shù)字圖像處理，以獲得計算所用的參數(shù)。
[0004]但是，現(xiàn)有技術(shù)中的這些研究與應(yīng)用均建立在被測物體與參考背景處于或近似處于同一平面的基礎(chǔ)上，即其均未考慮當(dāng)被測物體與參考背景處于不同平面時，不同的拍攝物距對測量結(jié)果的影響。例如，在仿真飾品鎳釋放量檢測的接觸面積計算中，由于目標(biāo)被測物為三維立體結(jié)構(gòu)，具有一定的厚度，被測物體的被測平面與參考平面通常不能近似為同一平面，由于距離攝像鏡頭越近平面的放大倍數(shù)越大，若套用上述面積測量方法，則會導(dǎo)致計算結(jié)果值比實際值偏大。因此，目前的技術(shù)方案影響了平面面積測量方法的準(zhǔn)確度和適用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是:提出一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，避免攝像物距的變化對測量目標(biāo)平面的面積測量的影響，提高平面面積測量的準(zhǔn)確度以及擴大該方法適用范圍。
[0006]本發(fā)明提供一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，包括以下步驟:
[0007]S1:建立攝像系統(tǒng)，并設(shè)置一攝像背景平面；
[0008]S2:將被測物體放置在所述攝像背景平面上，并使所述被測物體的被測平面與所述攝像背景平面平行；
[0009]S3:利用所述攝像系統(tǒng)對所述被測平面及其四周的攝像背景平面進(jìn)行成像，獲得被測數(shù)字圖像；
[0010]S4:對所述被測數(shù)字圖像進(jìn)行處理，在所述被測數(shù)字圖像上選取一能囊括所述被測平面的參考圖像，計算出所述參考圖像的參考面積，并統(tǒng)計出所述參考面積的參考像素值；[0011]S5:統(tǒng)計出所述被測平面在所述被測數(shù)字圖像上的目標(biāo)像素值；
[0012]S6:根據(jù)所述參考面積、所述參考像素值以及所述目標(biāo)像素值，計算出所述被測平面的目標(biāo)測量面積:計算出所述目標(biāo)像素值與所述參考像素值的比值；將所述比值與所述參考面積之積作為所述目標(biāo)測量面積；
[0013]S7:計算出面積修正系數(shù)；
[0014]S8:根據(jù)所述面積修正系數(shù)對所述目標(biāo)測量面積進(jìn)行修正，獲得所述被測物體的被測平面的實際面積。 [0015]在一種可實現(xiàn)方式中，所述步驟S7具體為:
[0016]SlOl:測量出所述攝像背景平面與所述攝像系統(tǒng)的攝像鏡頭的距離L參；
[0017]S102:測量出所述被測平面與所述攝像背景平面的距離X。；
[0018]S103:根據(jù)以下公式計算出所述面積修正系數(shù):
[0019]
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:建立攝像系統(tǒng)，并設(shè)置一攝像背景平面； 52:將被測物體放置在所述攝像背景平面上，并使所述被測物體的被測平面與所述攝像背景平面平行； 53:利用所述攝像系統(tǒng)對所述被測平面及其四周的攝像背景平面進(jìn)行成像，獲得被測數(shù)字圖像； S4:對所述被測數(shù)字圖像進(jìn)行處理，在所述被測數(shù)字圖像上選取一能囊括所述被測平面的參考圖像，計算出所述參考圖像的參考面積，并統(tǒng)計出所述參考面積的參考像素值； S5:統(tǒng)計出所述被測平面在所述被測數(shù)字圖像上的目標(biāo)像素值； S6:根據(jù)所述參考面積、所述參考像素值以及所述目標(biāo)像素值，計算出所述被測平面的目標(biāo)測量面積:計算出所述目標(biāo)像素值與所述參考像素值的比值；將所述比值與所述參考面積之積作為所述目標(biāo)測量面積； S7:計算出面積修正系數(shù)； S8:根據(jù)所述面積修正系數(shù)對所述目標(biāo)測量面積進(jìn)行修正，獲得所述被測物體的被測平面的實際面積。
2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，其特征在于，所述步驟S7具體為: 5101:測量出所述攝像背景平面與所述攝像系統(tǒng)的攝像鏡頭的距離L# ； 5102:測量出所述被測平面與所述攝像背景平面的距離X。； 5103:根據(jù)以下公式計算出所述面積修正系數(shù):
3.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，其特征在于，所述步驟S7具體為: 5201:建立距離X與所述面積修正系數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系；所述距離X為任一被測平面與所述所述攝像背景平面的距離，且所述被測平面與所述攝像背景平面平行； 5202:測量出當(dāng)前所述被測物體的被測平面與所述攝像背景平面的距離X1 ； 5203:根據(jù)所述距離X與所述面積修正系數(shù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以及所述距離X1，計算出所述面積修正系數(shù)P2。
4.如權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，其特征在于，所述步驟S201包括: 5301:利用所述攝像系統(tǒng)對一已知實際面積的基準(zhǔn)平面進(jìn)行攝像； 5302:通過多次調(diào)整所述基準(zhǔn)平面與所述攝像背景平面的距離X，利用所述攝像系統(tǒng)分別對所述基準(zhǔn)平面進(jìn)行成像，對應(yīng)攝取多幅基準(zhǔn)數(shù)字圖像； 5303:對每一幅所述基準(zhǔn)數(shù)字圖像執(zhí)行所述步驟S4~S6，獲得所述基準(zhǔn)平面的多個基準(zhǔn)測量面積； 5304:將每一個所述基準(zhǔn)測量面積與所述基準(zhǔn)平面的實際面積進(jìn)行商運算，計算獲得多個面積修正系數(shù)的測量值P (X); S305:對所述距離X與所述測量值P (X)進(jìn)行二次曲線擬合，獲得所述距離X與所述測量值P (X)的二次函數(shù)關(guān)系式。
5.如權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字圖像分析的平面面積測量方法，其特征在于，所述步驟S203具體為: 根據(jù)所述距離X與所述測量值P (χ)的二次函數(shù)關(guān)系式，將所述距離X1代入所述二次函數(shù)關(guān)系式，計算出所述面積修正系數(shù)P2。
【文檔編號】G01B11/28GK103644865SQ201310554457
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】劉卓欽, 張瑞, 鐘懷寧, 彭肖顏 申請人:廣東出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫技術(shù)中心, 中華人民共和國從化出入境檢驗檢疫局, 廣州出入境檢驗檢疫局綜合技術(shù)服務(wù)中心