[发明专利]基于SLAM的平面多边形物体测量方法及机器可读存储介质

说明书

本发明公开了一种基于SLAM的平面多边形物体测量方法及机器可读存储介质，利用V‑SLAM提供的位姿信息和深度信息，结合视频帧图像的轮廓信息将顶点映射到世界坐标系中，从而计算出平面多边形物体的长度及面积，实现在线实时测量，更适用于移动终端，可用于移动终端的增强现实及虚拟建模中，能够为用户带来更好的AR体验，更加方便人们在日常生活中对测量的需求。并且，还能够运用三角化方法提高深度信息的鲁棒性，且两种轮廓提取方式且引入迭代的方法获得更广的适用范围，满足不同光照场景下图片的检测需求，并且测量精度高、测量结果准确。

技术领域

本发明涉及摄影测量术，尤其是一种基于SLAM的平面多边形物体测量方法及机器可读存储介质。

背景技术

SLAM(simultaneous localization and mapping，同时定位与地图构建)最早源于机器人领域，其目标是在一个未知的环境中实时重建环境的三维结构并同时对机器人自身进行定位。SFM(Structure from Motion)技术是由图像生成三维点云以及相机姿态，早期一般是离线处理的，后来随着技术的发展出现实时的SFM技术，可以归于SLAM的范围。V-SLAM技术根据拍摄的视频信息推断出摄像头在未知环境中的方位，并同时构建环境地图，其基本原理为多视图几何原理。V-SLAM的目标为同时恢复出每帧图像对应的相机运动参数C₁...C_m，以及场景三维结构X₁...X_n；其中每个相机运动参数C_i包含了相机的位置和朝向信息，通常表达为一个3×3的旋转矩阵R_i和一个三维位置变量P_i。

在生产和生活中，经常需要对现实中的物体进行长度、面积的测量，而携带专业的测量工具进行手动测量的方式依赖工具且方法陈旧繁琐、效率也低下。在现有的技术中，有在SLAM基础上引入AR技术对物体进行测量的技术，例如用户人为控制摄像头采集待测物体的图像，进入测量模式后，图像静止，用户需手动选择待测点，处理后显示待测点之间的距离。这种AR测量方法是一种离线操作，耗时久、用户体验不佳，且不包含面积的计算，遇到需要测量多边形物体的面积时还需要用户根据待测点间粗略的边长信息自行计算，费时费力，误差也大。

中国专利申请CN108020135A公开了“一种平面四边形尺寸自动测量方法”，该方法利用平面直角坐标系为基础，通过无接触的四边形边缘检测点分别在四边形的四条边上各检测两个点的坐标，利用常规几何方法通过已知的两点计算出四边的直线方程，再通过四边的直线方程算出四边形四个顶点的坐标，通过四个顶点坐标和四边的方程计算出四边形的边长、夹角角度和四边形面积等尺寸参数。该测量方法具有以下不足：该专利一方面检测四边形顶点的流程较复杂，不利于实时测量，另一方面该方法忽略了尺度的问题，必须让相机在固定位置拍摄，然后按照一定的比例才能计算物体的实际测量值，耗时久、误差大、对使用环境要求高，因此使用面较窄。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种基于SLAM的平面多边形物体测量方法及机器可读存储介质。

技术方案：一种基于SLAM的平面多边形物体测量方法，包括如下步骤：

(1)获取实时视频图像，选取待检测的一帧图像；

(2)对图像进行预处理；

(3)在预处理后的图像中提取出图像轮廓，对锚点所在的轮廓进行多边形逼近；

(4)获取多边形各顶点在图像坐标系中的坐标；

(5)将各顶点在图像坐标系中的坐标转化为在相机坐标系中的坐标；

(6)根据相机SLAM提供的位姿将各顶点在相机坐标系中的坐标转化为在世界坐标系中的坐标；

(7)根据各顶点在世界坐标系中的坐标计算多边形的各边长和/或面积；