CN100344936C - 影像几何元素自动判读系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种影像几何元素自动判读方法，包括步骤：采集点集；如果点集中只包含一个点，则拟合点集为点元素；如果点集中包含且仅包含两个点，则拟合点集为直线元素；如果点集中包含超过两个点，则计算该点集的直线形状公差及圆形形状公差；如果该点集的直线形状公差大于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为圆形元素；如果该点集的直线形状公差小于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为直线元素；输出拟合结果信息。本发明还提供一种影像几何元素自动判读系统。利用本发明影像几何元素自动判读系统及方法，可以在测量过程中自动判读不同的影像几何元素。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种影像测量系统及方法，特别涉及一种影像几何元素的判读系统及方法。
【背景技术】
利用电荷耦合装置(Charge Coupled Device，CCD)的影像测量系统具有高精密性及测量稳定性，搭配上计算机可执行的影像测量工具，使得CCD影像测量系统在测量领域应用广泛。
目前已有的影像测量工具，操作步骤比较繁琐，例如如果要测量一个圆形，首先要选择被测量的圆形，再选择圆形测量工具，从而在影像中获取圆形的特征信息。每一种几何元素的测量，需要对应不同的测量命令，并对应不同的测量工具。使用这些影像测量工具测量不同几何元素时，测量人员需要分别选择不同的测量工具，从而降低了测量效率，也没有充分发挥计算机的辅助功能。
因此，有必要提供一种影像测量系统及方法，可以自动判读不同几何元素，而不需要选择不同的测量工具。
【发明内容】
本发明目的在于提供一种影像几何元素自动判读系统，其可以在测量过程中自动判读不同的影像几何元素。
本发明另一目的在于提供一种影像几何元素自动判读方法，其可以在测量过程中自动判读不同的影像几何元素。
为实现本发明目的，提供一技术方案如下：
一种影像几何元素自动判读系统，其从一影像采集工具获取经导入坐标系后的影像信息，并自动判读影像中的几何元素，该系统包括：一输入模块，用于采集点集并读取点集中所有点的坐标；一判读拟合模块，用于根据采集到的点集中所有点的坐标进行几何元素的拟合计算以及自动判读几何元素；一数据储存模块，用于储存点集中所有点的坐标、拟合计算过程中的资料以及拟合计算之后结果信息；及一输出模块，用于输出拟合结果信息。
其中所述判读拟合模块首先判断点集中包含的点的数量：如果点集中只包含一个点，拟合点集为点元素；如果点集中包含且仅包含两个点，拟合点集为直线元素；如果点集中包含超过两个点，计算该点集的直线形状公差及圆形形状公差；如果该点集的直线形状公差大于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为圆形元素；如果该点集的直线形状公差小于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为直线元素。
为实现本发明之另一目的，提供一技术方案如下：
一种影像几何元素自动判读方法，包括步骤：采集点集；如果点集中只包含一个点，则拟合点集为点元素；如果点集中包含且仅包含两个点，则拟合点集为直线元素；如果点集中包含超过两个点，则计算该点集的直线形状公差及圆形形状公差；如果该点集的直线形状公差大于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为圆形元素；如果该点集的直线形状公差小于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为直线元素；输出拟合结果信息。
本发明能够智能化的判读影像中的几何元素，判读不同几何元素只需要使用同一种影像测量工具。本发明充分利用了计算机进行复杂的集合元素拟合计算，减少了由人工计算的操作误差，从而提高了测量精确度。
【附图说明】
图1是本发明所应用的硬件架构图。
图2是本发明影像几何元素自动判读系统的功能模块图。
图3是本发明影像几何元素自动判读方法的流程图。
图4是本发明几何元素拟合示意图。
【具体实施方式】
如图1所示，是本发明所应用的硬件架构图。在工作台11上放置一待测量物品12，在待测量物品12的上方固定有一组光学镜头13，该组光学镜头13将待测量物品12的光学信号传送至电荷耦合装置(Charge Coupled Device，CCD)14，CCD将接收到的光学信号转换为电学信号并将电学信号传送至影像采集卡15。计算机10从影像采集卡15中获取待测量物品12影像的电学信号，并将电学信号转化为计算机10可识别可处理的数字信号。
如图2所示，是本发明影像几何元素自动判读系统的功能模块图。计算机10通过一影像采集工具101从影像采集卡15中获取待测量物品12影像的电学信号，并将电学信号转化为计算机10可识别可处理的数字信号。影像采集工具101还将转化后的数字信号导入一坐标系，从而使得待测量物品12之影像具有位置确定性。通常，如果需要测量平面影像，则影像采集工具101将影像的数字信号导入二维平面坐标系(2 Dimensional Coordinate System)，影像中的所有点均具有确定的二维坐标值；如果需要测量立体影像，则影像采集工具101将影像的数字信号导入三维立体坐标系(3Dimensional Coordinate System)，影像中的所有点均具有确定的三维坐标值。影像采集工具101属于悉知技术，本领域内有多种影像采集工具101可以实现将影像导入坐标系，因此本发明说明书中不再展开叙述。
本发明影像几何元素自动判读系统102，从一影像采集工具101获取经导入坐标系后的影像信息，并自动判读影像中的几何元素，该系统102包括：一输入模块1021，用于采集点集并读取点集中所有点的坐标；一判读拟合模块1022，用于根据采集到的点集中所有点的坐标进行几何元素的拟合计算以及自动判读几何元素；一数据储存模块1023，用于储存点集中所有点的坐标、拟合计算过程中的资料以及拟合计算之后结果信息；以及一输出模块1025，用于输出拟合结果信息。其中所述判读拟合模块1022依以下步骤进行几何元素的拟合计算：首先判断点集中包含的点的数量，如果点集中只包含一个点，拟合点集为点元素；如果点集中包含且仅包含两个点，拟合点集为直线元素；如果点集中包含超过两个点，计算该点集的直线形状公差L及圆形形状公差C；如果该点集的直线形状公差L大于该点集的圆形形状公差C，则拟合该点集为圆形元素；如果该点集的直线形状L公差小于该点集的圆形形状公差C，则拟合该点集为直线元素。
如果该点集的直线形状公差L等于该点集的圆形形状公差C，在不同实施例中可以拟合该点集为圆形元素，也可以拟合该点集为直线元素。
本发明影像几何元素自动判读系统102还可以包括一参数设定模块1024，用于设定输出拟合结果信息的项目。
本发明影像几何元素自动判读系统102执行一影像几何元素自动判读方法，该影像几何元素自动判读方法结合图3详细介绍。
如图3所示，是本发明影像几何元素自动判读方法的流程图。首先，输入模块1021采集点集(步骤S31)。影像几何元素自动判读系统102从上述影像采集工具101中获取经导入坐标系后的影像信息，通过计算机10的鼠标(Mouse)或者键盘(Keyboard)在计算机显示屏(Monitor)所显示的影像中采集一个或者多个点，输入模块1021将采集到的点构成一点集，并读取点集中所有点的坐标。
所述判读拟合模块1022首先判断点集中包含的点的数量N(步骤S32)。如果点集中只包含一个点(N＝1)，拟合模块1022拟合点集为点元素并输出拟合点元素信息(步骤S33)，点元素信息主要包括点元素的坐标。如果点集中包含且仅包含两个点(N＝2)，判读拟合模块1022拟合点集为直线元素，计算直线形状公差L并输出拟合直线信息(步骤S34)，拟合直线信息主要包括直线上一点元素坐标、直线形状公差L以及该直线与某一坐标轴的角度。如果点集中包含超过两个点(N＞＝3)，则判读拟合模块1022先初步拟合点集为直线元素并计算直线形状公差L(步骤S35)，再初步拟合点集为圆形元素并计算圆形形状公差C(步骤S36)。本发明其它实施例中，可以先执行步骤S36再执行步骤S35。
判读拟合模块1022判断该点集的直线形状公差L与圆形形状公差C的大小关系(步骤S37)。如果该点集的直线形状公差L大于该点集的圆形形状公差C，则判读拟合模块1022拟合该点集为圆形元素并输出拟合圆信息(步骤S38)，拟合圆信息可以包括圆心的坐标、圆形形状公差C、拟合圆的直径及半径；如果该点集的直线形状L公差小于该点集的圆形形状公差C，则判读拟合模块1022拟合该点集为直线元素并输出拟合直线信息(步骤S34)，拟合直线信息主要包括直线上一点元素坐标、直线形状公差L以及该直线与某一坐标轴的角度。如果该点集的直线形状公差L等于该点集的圆形形状公差C，在本发明不同实施例中可以拟合该点集为圆形元素，也可以拟合该点集为直线元素。
本发明实施例中，拟合直线元素及圆形元素是采用最小二乘法原理完成，拟合原理、直线形状公差L及圆形形状公差C的计算可参照图4。
如图4所示，是本发明几何元素拟合示意图。在步骤S34中需要对点集进行直线拟合计算，在步骤S35中需要对点集进行直线拟合计算并计算直线形状公差L。根据所采集的点集中所有的点的坐标，利用最小二乘法计算出拟合直线，该拟合直线代表了点集所有点的形状趋势。上边界直线及下边界直线是分别经过点集中最上面及最下面的点的直线，且上边界直线及下边界直线必须与拟合直线平行。上边界直线与下边界直线的最小距离即是直线形状公差L。
在步骤S38中需要对点集进行圆形拟合计算，在步骤S36中需要对点集进行圆形拟合计算并计算圆形形状公差C。根据所采集的点集中所有的点的坐标，利用最小二乘法计算出拟合圆，该拟合圆代表了点集所有点的形状趋势。内边界圆及外边界圆是分别经过点集中最内及最外的点的圆，且内边界圆及外边界圆必须与拟合圆具有同一圆心O。内边界圆及外边界圆的半径差即是圆形形状公差C。
Claims (8)
1.一种影像几何元素自动判读系统，其从一影像采集工具获取经导入坐标系后的影像信息，并自动判读影像中的几何元素，其特征在于，该系统包括：
一输入模块，用于采集点集并读取点集中所有点的坐标；
一判读拟合模块，用于根据采集到的点集中所有点的坐标进行几何元素的拟合计算以及自动判读几何元素，所述判读拟合模块首先判断点集中包含的点的数量：如果点集中只包含一个点，拟合点集为点元素；如果点集中包含且仅包含两个点，拟合点集为直线元素；如果点集中包含超过两个点，计算该点集的直线形状公差及圆形形状公差；如果该点集的直线形状公差大于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为圆形元素；如果该点集的直线形状公差小于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为直线元素；
一数据储存模块，用于储存点集中所有点的坐标、拟合计算过程中的资料以及拟合计算之后结果信息；及
一输出模块，用于输出拟合结果信息。
2.如权利要求1所述的影像几何元素自动判读系统，其特征在于：其中如果点集的直线形状公差等于该点集的圆形形状公差，则所述判读拟合模块拟合该点集为圆形元素。
3.如权利要求1所述的影像几何元素自动判读系统，其特征在于：其中如果点集的直线形状公差等于该点集的圆形形状公差，则所述判读拟合模块拟合该点集为直线元素。
4.如权利要求1所述的影像几何元素自动判读系统，其特征在于：该系统还包括一参数设定模块用于设定输出拟合结果信息的项目。
5.一种影像几何元素自动判读方法，其特征在于，该方法包括：
采集点集；
如果点集中只包含一个点，则拟合该点集为点元素；
如果点集中包含且仅包含两个点，则拟合该点集为直线元素；
如果点集中包含超过两个点，计算该点集的直线形状公差及圆形形状公差；
如果该点集的直线形状公差大于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为圆形元素；
如果该点集的直线形状公差小于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为直线元素；及
输出拟合结果信息。
6.如权利要求5所述的影像几何元素自动判读方法，其特征在于：如果该点集的直线形状公差等于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为圆形元素。
7.如权利要求5所述的影像几何元素自动判读方法，其特征在于：如果该点集的直线形状公差等于该点集的圆形形状公差，则拟合该点集为直线元素。
8.如权利要求5所述的影像几何元素自动判读方法，其特征在于，其中采集点集是指：采集影像中一个或者多个点构成点集，并读取点集中所有点的坐标。
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