[发明专利]影像的目标尺寸测量系统及其使用方法

权利要求书

1.一种影像的目标尺寸测量系统，其特征在于，所述的目标尺寸测量系统包括云台摄像机(1)，测距模块(2)，固定支架(3)，支撑底板(5)，夹尺手柄(6)，参照标尺(7)，反光带结(8)及测量模块；通过所述云台摄像机(1)和测距模块(2)与参照标尺(7)的结合，可对影像中的目标尺寸进行快速、准确地测量；

所述测距模块(2)装配于云台摄像机(1)上，且测距模块(2)与云台摄像机(1)两者的光轴保持平行；所述云台摄像机(1)用于发送拍照或录像指令以获取参照标尺(7)和待测目标的影像；所述测距模块(2)用于获取待测目标的物距，以测距模块(2)到待测目标的距离表示物距，且可近似等于云台摄像机(1)到待测目标的距离；所述云台摄像机(1)装配于固定支架(3)上；所述固定支架(3)垂直安装于支撑底板(5)一侧上方，且位于支撑底板(5)的横向中心轴上；所述参照标尺(7)刻度总长为一米，通过夹尺手柄(6)垂直安装于支撑底板(5)的另一侧，且位于支撑底板(5)的横向中心轴上；

所述的测量模块包括第一获取模块(10)；第一尺寸处理模块(20)；影像解析模块(30)；目标检测模块(40)；检测异常模块(50)；手动标注模块(60)；第二获取模块(70)；第二尺寸处理模块(80)；显示模块(90)；

所述的云台摄像机(1)分别与第一获取模块(10)、影像解析模块(30)连接，第一获取模块(10)与第一尺寸处理模块(20)连接，影像解析模块(30)依次与目标检测模块(40)、检测异常模块(50)连接，检测异常模块(50)分别与第二获取模块(70)、手动标注模块(60)连接，手动标注模块(60)与第二获取模块(70)连接；

所述云台摄像机(1)得到的参照标尺(7)的照片传输至第一获取模块(10)，得到参照标尺(7)中心的反光带结(8)相邻的两个反光带结(8)之间的实际长度尺寸及像素数量；第一尺寸处理模块(20)对第一获取模块(10)获取的数据进行处理后，得到像素尺寸系数；

所述的云台摄像机(1)得到的待测目标的影像传输至影像解析模块(30)，通过影像解析模块(30)解析待测目标的影像并提取每一帧图片；影像解析模块(30)解析得到的图片传输至目标检测模块(40)，目标检测模块(40)对提取出的每一帧图片进行目标检测得到置信度，并获取待测目标轮廓的最小外接矩形；通过检测异常模块(50)检测目标检测模块(40)得到的置信度是否符合要求，若符合要求，通过第二获取模块(70)获得最小外接矩形的长度、宽度上的像素数量，无需进行手动标注；若不符合要求，则判定检测结果为异常，用户通过手动标注模块(60)进行手动标注后，通过第二获取模块(70)获得最小外接矩形的长度、宽度上的像素数量；所述的手动标注模块(60)用于手动标注待测目标轮廓的最小外接矩形；

所述的第二获取模块(70)与第二尺寸处理模块(80)连接，第二尺寸处理模块(80)分别与测距模块(2)、显示模块(90)连接；所述第二尺寸处理模块(80)对第二获取模块(70)获得的最小外接矩形的长度、宽度上的像素数量及测距模块(2)获得的待测目标的物距进行处理，得到待测目标实际的长度、宽度和面积，并通过显示模块(90)进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种影像的目标尺寸测量系统，其特征在于，所述的所述参照标尺(7)被九个反光带结(8)分成十段，每一段长度为十厘米。

3.一种权利要求1或2所述的影像的目标尺寸测量系统的使用方法，其特征在于，采用该测量系统计算得到待测目标实际尺寸，包括以下步骤：

第一步，计算像素尺寸系数：

步骤S101：确定并固定云台摄像机(1)与参照标尺(7)之间的距离，记录参照标尺(7)的物距，此处物距指云台摄像机(1)与参照标尺(7)之间的距离；

步骤S102：转动云台摄像机(1)镜头，使其镜头中心对准参照标尺(7)中心的反光带结(8)后，发送拍照指令，获取参照标尺(7)的照片；

步骤S103：通过第一获取模块(10)获取参照标尺(7)中心的反光带结(8)相邻的两个反光带结(8)之间的实际长度尺寸及像素数量；

步骤S104：通过第一尺寸处理模块(20)根据步骤S101得到的参照标尺(7)的物距、云台摄像机(1)的焦距之间的关系计算得出参照标尺(7)的像距；具体地，根据摄像机成像原理，参照标尺(7)的像距、物距、云台摄像机(1)的焦距之间的关系如公式(1)所示：

1/v_c＝1/f-1/u_c (1)

其中，v_c表示参照标尺(7)的像距，f表示云台摄像机(1)的焦距，u_c表示参照标尺(7)的物距，即云台摄像机(1)与参照标尺(7)之间的距离；

步骤S105：通过第一尺寸处理模块(20)根据步骤S101得到的参照标尺(7)的物距、步骤S103得到的实际长度尺寸及像素数量及步骤S104得到的参照标尺(7)的像距之间的关系计算得到像素尺寸系数；具体地，根据摄像机成像原理和相似三角形理论，像素尺寸系数、参照标尺(7)中心的反光带结(8)相邻的两个反光带结(8)之间的实际长度尺寸及像素数量、参照标尺(7)的物距及像距之间的关系如公式(2)所示：

k·p_c/s_c＝v_c/u_c (2)

其中，k表示像素尺寸系数，p_c表示参照标尺(7)中心的反光带结(8)相邻的两个反光带结(8)之间的像素数量，s_c表示参照标尺(7)中心的反光带结(8)相邻的两个反光带结(8)之间的实际长度尺寸，v_c表示参照标尺(7)的像距，u_c表示参照标尺(7)的物距；

第二步，由像素尺寸系数计算得到待测目标实际尺寸：

步骤S201：转动云台摄像机(1)镜头，使其镜头中心对准待测目标后，发送拍照或录像指令以获取待测目标的影像，通过测距模块(2)获取待测目标的物距；

步骤S202：通过影像解析模块(30)解析待测目标的影像并提取每一帧图片；

步骤S203：通过目标检测模块(40)对提取出的每一帧图片进行目标检测，检测得到待测目标的置信度；

步骤S204：通过检测异常模块(50)判断目标检测的置信度是否小于0.5，若是，则判定检测结果为异常，并进入步骤S206，若否，则进入步骤S205；

步骤S205：自动标注待测目标轮廓的最小外接矩形；

步骤S206：通过手动标注模块(60)手动标注待测目标轮廓的最小外接矩形；

步骤S207：通过第二获取模块(70)获取最小外接矩形的长度、宽度上的像素数量；

步骤S208：通过第二尺寸处理模块(80)根据步骤S201得到的待测目标的物距、云台摄像机(1)的焦距之间的关系计算得出待测目标的像距；具体地，根据摄像机成像原理，待测目标的像距、物距、云台摄像机(1)的焦距之间的关系如公式(3)所示：

1/v_o＝1/f-1/u_o (3)

其中，v_o表示待测目标的像距，f表示云台摄像机(1)的焦距，u_o表示待测目标的物距；

步骤S209：通过第二尺寸处理模块(80)根据步骤S105得到的像素尺寸系数、步骤S201得到的待测目标的物距、步骤S207得到的最小外接矩形的长度、宽度上的像素数量、步骤S208得到的待测目标的像距之间的关系计算得出待测目标实际的长度、宽度和面积；以计算待测目标实际的长度为例，根据摄像机成像原理和相似三角形理论，待测目标实际的长度、像素尺寸系数、待测目标在长度上的像素数量、待测目标的物距及像距之间的关系如公式(4)所示：

k·p_o/s_o＝v_o/u_o (4)

其中，k表示像素尺寸系数，p_o表示待测目标在长度上的像素数量，s_o表示待测目标实际的长度，v_o表示待测目标的像距，u_o表示待测目标的物距；

步骤S210：通过显示模块(90)将待测目标的实际的长度、宽度、面积及自动标注在图片上进行显示。