基于圖像的實時多目標位置檢測方法和系統技術方案

本發明專利技術提供了一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法和系統，涉及實時視覺檢測技術；解決了傳統實時視覺檢測技術不能滿足連續實時高精度檢測的問題；其主要技術方案包括：對云臺的位置進行反饋控制調節以及基于圖像進行實時多目標位置檢測系統圖像攝取設備的標定。具有可實現圖像系統檢測目標方向快速、精確定位；可實現在線實時自適應圖像系統的標定；可滿足不同檢測需要，提高圖像定標精度，且提高測量精度及實時性的突出優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種實時視覺檢測技術，尤其是涉及一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法和系統。
技術介紹
隨著科學技術的進步和計算機視覺技術、攝影測量技術的發展，使得基于攝像機的圖像監控、實時視覺檢測技術在安防行業、工業環境中物體尺寸及空間位置參數等方面的應用有了飛躍的發展。實時視覺檢測系統具有非接觸、動態范圍大、信息豐富等優點，受到國內外測量領域的重視。實時視覺檢測可以獨立、客觀地對被測物進行靜態或動態的測量。對于許多不能對被測物上安裝傳感裝置的測量問題成為可能。實時視覺檢測技術作為非接觸測量技術中的一種，不僅在于模擬人眼完成的功能，更重要的是它能完成人眼所不能勝任的工作。實時視覺檢測技術采用多目視覺進行三維測量利用視差原理，對不同視角下獲取的同一目標檢測場景的多幅圖像進行處理，從而恢復出目標檢測場景的三維坐標信息完成目標檢測場景位置檢測。而圖像坐標的獲取受圖像設備參數(如內部光學、幾何特性、實際場景坐標系與圖像設備間的位置關系等)的影響。這些參數往往受大氣溫度、風向、風速、日照及濕度等影響，同時還具有時變性，使實時視覺檢測系統在執行多任務條件下，難以滿足目標檢測場景位置檢測的需要 (I)基于攝像機的實時視覺檢測系統組成中，云臺(可分為有普通云臺，球型云臺、重型云臺)從目前來看，結構基本相似，內部有水平驅動電機，用做水平方向也就是左右方向的驅動動力；垂直電機用做上下方向驅動。驅動控制采用開環控制方式，難以滿足需擬合斷面曲線的多目標檢測場景位置自動實時檢測的需要。(2)相位測量法采用正弦光柵投影和相移技術，使投影在物體上的光柵，根據物體的高度而產生變形，通過對變形條紋的處理，解調出代表物體高度的相位信息，這種方法處理簡單，精度較高，但卻不能消除條紋中高頻噪聲引起的誤差，在梯度變化較大處，柵線密集，解相困難，很難應用需擬合斷面曲線的多目標檢測場景位置檢測的需要。(3)由于實時視覺檢測系統中，圖像攝取設備除了完成位置檢測的需要外，還常常作為圖像監控等任務使用，由于圖像攝取設備的參數隨不同的操作運行方式的變化內部參數變化或不穩定，在位置檢測時存在量化誤差和非線性鏡頭畸形等影響。(4)在實時視覺所測量的多為建筑物內部近景，圖像攝取設備間基線長度很小，從而造成計算誤差較大。因此，在實時視覺檢測應用過程中，對圖像設備參數和圖像設備基準坐標自動校正，目標檢測場景標靶自動跟蹤對準是實現連續實時高精度檢測的重要內容。
技術實現思路
本專利技術提供一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法和系統，其針對現有的圖像測量中圖像攝取設備轉動下進行視距變化過程中多目標位置檢測時內部參數標度難及測量精度低的難題，以自標定基準物空間位置自校正，串級圖像設備自定位為依據，實現多目標位置圖像坐標檢測。可應用于長視距條件下，空間尺寸大的檢測物輪廓或長線形檢測物斷面曲線恢復檢測等領域。本專利技術的專利技術目的通過以下技術方案來實現 一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)云臺零位初始化，完成云臺水平、垂直零位自校正標定； (2)按照上個檢測周期檢測結果給出目標點的設定值； (3)云臺在云臺位置反饋調節系統的控制下，獲取目標在圖像坐標系中角度檢測信息； (4)讀取基準物對象圖像及傾斜傳感信號修正計算檢測結果； (5)將修正后的檢測結果與實時物理參數進行比較，如果參數相同則保存目標點的位置坐標，然后進行下一個目標點的位置檢測；如果參數不同，則重新調整檢測目標點的設定值，轉到步驟(3)； (6)判斷是否完成所有目標點的位置檢測，如果為是，則結束檢測，否則轉到步驟(2)。優選的，步驟(I)中所述的云臺零位初始化是在云臺位置反饋調節系統的控制下完成。優選的，所述的云臺位置反饋調節系統的控制具體為，分別由水平、垂直兩組光電正交編碼器采集云臺的水平、垂直偏轉角度，然后由控制器分別輸出百分比調節信號驅動云臺的水平、垂直驅動伺服電機。優選的，步驟(4)具體為，以被檢測系統某一固定特征物為基準物，在基準物上選取特征點，將特征點2D圖像點連接為一個四邊形或多邊形，通過正弦條紋網格化處理生成標靶板，結合基準物安裝位置、結構尺寸及圖像設備固定安裝位置信息得到標靶板的傾斜角度并經基準物的傾斜傳感信號修正后得到標定標靶板，然后利用標定標靶板修正計算結果O優選的，步驟(5)中所述的實時物理參數為以被檢測系統某一固定特征物為基準物上選取特征點所連接為一個四邊形或多邊形的幾何尺寸。一種實施權利要求1所述的方法的系統，其特征在于，該系統包括云臺，用于圖像攝取；偏轉角度信號檢測器，用于實時檢測云臺的水平、垂直偏轉角度；微控制器，用于根據檢測到的云臺水平、垂直偏轉角度分別輸出百分比調節信號驅動云臺的水平、垂直驅動伺服電機；基準物傾斜傳感器，用于檢測基準物的傾斜角度；圖像處理器，用于完成圖像分析、處理，得出目標點的位置信息。優選的，所述的云臺為普通云臺、球形云臺或者重型云臺。優選的，所述的偏轉角度信號檢測器為光電正交編碼器。優選的，所述的微控制器采用的調節算法為比例積分或仿人PI。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點1、針對基于攝像機的實時視覺檢測系統組成中，云臺驅動控制采用開環控制方式，難以滿足需擬合斷面曲線的多目標檢測場景位置自動實時檢測的需要及測量定位精度不高等難題，采用水平、垂直偏轉角度信號分別由兩組光電正交編碼實現水平、垂直方向正、反角度檢測及云臺零位標定，結合兩個獨立比例積分(PI)或仿人PI控制策略，分別輸出百分比調節信號驅動水平、垂直伺服驅動，實現圖像系統檢測目標方向快速、精確定位，以實現檢測對象多目標點的實時跟蹤檢測需要。2.結合檢測對象系統中固定基準物受土壤、氣象條件等因素的長期作用出現不均勻沉降影響，出現基準物傾斜或位移變化采用外部傾斜傳感信號修正基于基準物的標定標靶板，實現在線實時自適應圖像系統的標定。3.采用基于標靶圖像的自校正串級調節系統，調節(控制)內環以云臺跟蹤定位調節組成，外環自校正標定標靶圖像調節組成。可保證在目標物(點)檢測過程中，有效視野范圍的高精度檢測的需要。同時可結合檢測系統對象實際情況，在周期檢測中采用多基準物為基礎的多標定標靶切換檢測，滿足長距離線性檢測對象近距離、中距離、遠距離目標物(點)的需要。適用于如輸電架空線路等線路斷面曲線、大尺寸檢測物的輪廓外形檢測等實時在線視覺檢測系統中，提聞圖像定標精度，提聞測量精度及實時性。附圖說明圖1為本專利技術在當前檢測周期(K)M個目標點檢測工作流程 圖2為云臺位置反饋控制系統構成框 圖3為基于標靶圖像的自校正串級調節系統框圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術進行詳細說明。實施例一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法和系統 基于圖像的實時多目標位置檢測系統，針對現有的圖像測量中圖像攝取設備轉動下進行視距變化過程中多目標位置檢測時內部參數標度難及測量精度低難題，以自標定基準物空間位置自校正，串級圖像設備自定位為依據，實現多目標位置圖像坐標檢測。可應用于長視距條件下，空間尺寸大的檢測物輪廓或長線形檢測物斷面曲線恢復檢測等領域。其在現有實時檢測系統的基礎上增加了以下兩方面的改進:1.加入了云臺位置反饋控制系統 云臺位置反饋控制系統是在普通云臺中嵌入微控本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：（1）云臺零位初始化，完成云臺水平、垂直零位自校正標定；（2）按照上個檢測周期檢測結果給出目標點的設定值；（3）云臺在云臺位置反饋調節系統的控制下，獲取目標在圖像坐標系中角度檢測信息；（4）讀取基準物對象圖像及傾斜傳感信號修正計算檢測結果；（5）將修正后的檢測結果與實時物理參數進行比較，如果參數相同則保存目標點的位置坐標，然后進行下一個目標點的位置檢測；如果參數不同，則重新調整檢測目標點的設定值，轉到步驟（3）；（6）判斷是否完成所有目標點的位置檢測，如果為是，則結束檢測，否則轉到步驟（2）。

【技術特征摘要】
1.一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)云臺零位初始化，完成云臺水平、垂直零位自校正標定； (2)按照上個檢測周期檢測結果給出目標點的設定值； (3)云臺在云臺位置反饋調節系統的控制下，獲取目標在圖像坐標系中角度檢測信息； (4)讀取基準物對象圖像及傾斜傳感信號修正計算檢測結果； (5)將修正后的檢測結果與實時物理參數進行比較，如果參數相同則保存目標點的位置坐標，然后進行下一個目標點的位置檢測；如果參數不同，則重新調整檢測目標點的設定值，轉到步驟(3)； (6)判斷是否完成所有目標點的位置檢測，如果為是，則結束檢測，否則轉到步驟(2)。2.根據權利要求1所述的一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法，其特征在于，步驟(I)中所述的云臺零位初始化是在云臺位置反饋調節系統的控制下完成。3.根據權利要求1或2所述的一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法，其特征在于，所述的云臺位置反饋調節系統的控制具體為，分別由水平、垂直兩組光電正交編碼器采集云臺的水平、垂直偏轉角度，然后由控制器分別輸出百分比調節信號驅動云臺的水平、垂直驅動伺服電機。4.根據權利要求1所述的一種基于圖像的實時多目標位置檢測方法，其特征在于，步驟(4)具體為，以被檢測系統某...

【專利技術屬性】
技術研發人員：方玉，常正威，干樹川，姚毅，
申請(專利權)人：四川電力科學研究院，四川理工學院，
類型：發明
國別省市：