CN104729692B - 一种用于工业摄影测量标志点的测光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于工业摄影测量标志点的测光方法，可有效解决实现速度快、自动化程度高、适应能力强的问题，其解决的技术方案是，首先获取图像数据，再进行标志点搜索，对标志点亮度进行统计，当亮度合适，输出图纸，若亮度不适宜，根据亮度调节闪光指数，重新搜索标志点，直至达到最终对标志点的测光，标志点搜索，统计标志点的亮度，计算图像中每个标志点的最大亮度值、过度曝光率，对图像亮度进行判断，亮度达到设定的阈值范围，进行图像输出，本发明方法简单，易操作，工作效率高，自动化程度高，适应能力强，具有很强的实用价值。

Description

一种用于工业摄影测量标志点的测光方法

技术领域

本发明涉及工业测量，特别是一种用于工业摄影测量标志点的测光方法。

背景技术

目前国内工业摄影测量多采用如图1所示的反光标志，标志点具有较高的反光特性，在环形闪光灯的照射下得到的图像呈现“准二值化”特点(如图2所示)。

由于拍摄距离、闪光灯指数、标志点大小以及其它环境光的差异，标志点在图像上的亮度值有较大的波动。因此，在采集图像之前，必须对标志点的成像亮度进行检测，并通过调整闪光灯闪光指数使图像标志点亮度达到适宜范围(目前在工业摄影测量领域，标志点亮度的经验值在150—240位最佳)。传统调整图像标志点亮度的方法为：

(1)根据经验设定闪光灯的闪光指数，对测量目标采集2—3张图像；

(2)将采集到的图像导入计算机，通过专业软件查看标志点的亮度；

(3)根据标志点亮度值做出判断：如果标志点亮度适宜则无需调整，可进行下一步测量；否则需要通过标志点亮度调整闪光灯指数，并重复1)—3)步骤。

该传统方法存在以下不足：

(1)操作繁琐，自动化程度低，工作效率低；

(2)需要较为专业的人员才能操作，不宜普及应用。

环境适应能力差。由于拍摄目标时无法保证拍摄距离一致、环境光等因素造成标志点亮度变化，每次测量需要一次甚至多次测调闪光灯闪光指数，费时费力，效率低，满足不了工业化快速测量的实际需要，因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种用于工业摄影测量标志点的测光方法，可有效解决实现速度快、自动化程度高、适应能力强的问题。

本发明解决的技术方案是，首先获取图像数据，再进行标志点搜索，对标志点亮度进行统计，当亮度合适，输出图纸，若亮度不适宜，根据亮度调节闪光指数，重新搜索标志点，直至达到最终对标志点的测光，标志点搜索，统计标志点的亮度，计算图像中每个标志点的最大亮度值、过度曝光率，对图像亮度进行判断，亮度达到设定的阈值范围，进行图像输出。

本发明方法简单，易操作，工作效率高，自动化程度高，适应能力强，具有很强的实用价值。

附图说明

图1为现有国内工业摄影测量采用的反光标志。

图2为现有环形闪光灯的照射下得到的图像呈现“准二值化”特点图。

图3为本发明的工艺流程图。

图4为本发明图像亮度与闪光指数关系图。

具体实施方式

以下结合具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图3所示，本发明在具体实施中，由以下步骤实现：

(1)、获取图像数据：通过数码相机得到图像数据；

(2)、标志点搜索：

标志点搜索分为三个部分：第一，根据图像的亮度梯度值进行二值化操作，当像素的水平梯度大于设定的阈值，则该像素为标志点像素，亮度值记为255，否则为0，其中亮度值就是像素的灰度值；第二，连通域搜索，在二值化图像中搜索出所有的连通域并在图像上进行标记，连通域搜索方法如下：A、遍历二值化图像中每个亮度值为255的像素并判断其是否被标记，当该像素被标记时，继续判断下一个像素，直至结束，当该像素未被标记时，进行步骤B；B、未被标记的像素为种子像素，并标记为第n连通域，并判断该像素的八邻域，八邻域是指与该像素相邻的八个像素，将亮度值为255的像素设定为种子像素，重复步骤B直至无新的种子像素产生，返回步骤A；第三，标志点筛选，对连通域进行宽、高、圆形度、宽高比进行筛选，找出符合要求的亮度值为255标志点；

(3)、统计标志点的亮度：

计算图像中每个标志点的最大亮度值、过度曝光率；其中最大亮度值是遍历标志点中每个像素，找到亮度值最大的像素，此像素的亮度值即为该标志点的最大亮度值，过度曝光率的计算公式如下：

$P=\frac{E}{A}$ 式(1)

上式中P表示过度曝光率，E表示标志点中亮度值为255的像素的数目，A表示标志点中像素的总数目；

所有标志点的平均最大亮度值与过度曝光率为图像的最大亮度值和过度曝光率；

(4)、对图像亮度进行判断：

亮度判断分量两种情况，当标志点的过度曝光率大于0，则判断过度曝光率，否则判断最大亮度值，当最大亮度值不在设定的阈值范围内，则根据最大亮度值或过度曝光率调整闪光灯闪光指数，并返回步骤(1)；亮度达到设定的阈值范围，进行下一步；

(5)、输出图像：

认为图像亮度达到设定的阈值范围，进行图像输出。

具体实例：

步骤一：通过工业摄影测量系统获取一张图像，其中闪光灯的闪光指数采用默认的中间值：9；

步骤二：将水平梯度阈值设为10，对图像进行二值化操作，得到二值化图像，耗时31ms；

步骤三：对二值化图像进行连通域搜索，共搜索到1511个连通域，耗时36ms；

步骤四：将宽、高的限制范围设定为2—20，宽高比限制范围设定位0.6—1.67，圆形度限制范围设定为0.3—1，对所有连通域进行筛选，共筛选出1259个连通域，这些筛选出的连通域即为标志点，此步骤耗时25ms；

步骤五：统计所有标志点的最大亮度值和过度曝光率，统计结果是最大亮度值的平均值为255，过度曝光率平均值为0.3，依照《亮度与闪光灯关系表》，将闪光灯降低一个级别，即将闪光灯闪光指数调整为8，耗时14ms；

步骤六：重新采集一张图像；

步骤七：重复步骤二至步骤四操作，共筛选出1255个标志点，总耗时73ms；

步骤八：统计标志点的最大亮度值与过度曝光率，统计结果是最大亮度值的平均值为235.2，过度曝光率平均值为0，耗时10ms；

步骤九：图像满足要求，进行图像输出。

本发明经实际实验与测试，取得了非常满意的有益技术效果，有关实验情况如下：

利用工业摄影测量系统(如郑州辰维科技股份有限公司的工业摄影测量系统，公知技术，还可采用其它公知的工业摄影测量系统)的AVT GE4000相机，处理器为英特尔i3-4000M@2.40GHz，将闪光灯闪光指数设置中间值为9，采集控制场图像；将二值化的梯度阈值设置为10，标志点筛选中宽、高限制设为2—20像素，宽高比设置为0.6—1.67，圆形度设置为0.3—1，并对图像进行标志点搜索操作；统计每个标志点的最大亮度值与过度曝光率，根据式(1)，计算出该图像的平均最大亮度值与过度曝光率；统计得到图像亮度与闪光指数的关系图(如图4所示)，根据关系图可以很方便的由图像亮度得到闪光灯闪光指数调整情况，如下表：

表1亮度与闪光灯关系表

最大亮度值	0-50	50-55	55-60	60-80	80-110	110-135	135-160	160-220	220-254
										闪光灯指数调整	8	7	6	5	4	3	2	0	0
过度曝光率	0-5	5-10	10-25	25-35	35-40	40-43	43-45	45-48	48-100
										闪光灯指数调整	-1	-2	-3	-4	-5	-6	-7	-8	-9

根据上述结果，对图像亮度进行判断，经500次的测试，测光的成功率为100％，平均耗时183.6ms，见下表：

表2实验结果

测试总数	成功率	平均耗时
			500	100％	183.6ms

由上述可以看出，本发明的自动测光具有非常高的成功率，并且耗时短，是现有技术无法相比的，与现有技术相比，具有以下突出的优点：

(1)、自动化程度高。自动测光无需人工干预，全自动完成；

(2)、速度快。通过实验证明自动测光可在短时间内完成，完全不影响拍摄图片；

(3)、适应能力强。自动测光可以保证获取的每张图像的亮度值都在较好的范围内，具有较强的适应能力，经济和社会效益巨大。

Claims (1)

1.一种用于工业摄影测量标志点的测光方法，其特征在于，由以下步骤实现：

(1)、获取图像数据：通过数码相机得到图像数据；

(2)、标志点搜索：

标志点搜索分为三个部分：第一，根据图像的亮度梯度值进行二值化操作，当像素的水平梯度大于设定的阈值，则该像素为标志点像素，亮度值记为255，否则为0，其中亮度值就是像素的灰度值；第二，连通域搜索，在二值化图像中搜索出所有的连通域并在图像上进行标记，连通域搜索方法如下：A、遍历二值化图像中每个亮度值为255的像素并判断其是否被标记，当该像素被标记时，继续判断下一个像素，直至结束，当该像素未被标记时，进行步骤B；B、未被标记的像素为种子像素，并标记为第n连通域，并判断该像素的八邻域，八邻域是指与该像素相邻的八个像素，将亮度值为255的像素设定为种子像素，重复步骤B直至无新的种子像素产生，返回步骤A；第三，标志点筛选，对连通域进行宽、高、圆形度、宽高比进行筛选，找出符合亮度值为255要求的标志点；

(3)、统计标志点的亮度：

计算图像中每个标志点的最大亮度值、过度曝光率；其中最大亮度值是遍历标志点中每个像素，找到亮度值最大的像素，此像素的亮度值即为该标志点的最大亮度值，过度曝光率的计算公式如下：

上式中P表示过度曝光率，E表示标志点中亮度值为255的像素的数目，A表示标志点中像素的总数目；

所有标志点的平均最大亮度值与过度曝光率为图像的最大亮度值和过度曝光率；

(4)、对图像亮度进行判断：

亮度判断分两种情况，当标志点的过度曝光率大于0，则判断过度曝光率，否则判断最大亮度值，当最大亮度值不在设定的阈值范围内，则根据最大亮度值或过度曝光率调整闪光灯闪光指数，并返回步骤(1)；亮度达到设定的阈值范围，进行下一步；

(5)、输出图像：

认为图像亮度达到设定的阈值范围，进行图像输出。