CN108241858B - 一种两级影像分离式定位采集方法与系统 - Google Patents

一种两级影像分离式定位采集方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于影像采集技术领域，公开了一种两级影像分离式定位采集方法与系统。该方法包括如下步骤：标定一级影像采集空间；摆放目标物品于一级影像采集空间并获取其一级影像；获取感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系；标定二级影像采集空间；摆放目标物品于二级影像采集空间；获取感兴趣定位点的二级影像；获取感兴趣特征点的二级影像。该系统包括一级影像采集装置、二级影像采集装置、一级控制装置、二级控制装置和存储装置。本发明提供的两级影像分离式定位采集方法与系统，使得一级影像采集装置和二级影像采集装置在结构上独立、在采集空间和时间上没有耦合性，适用于大尺幅目标物品的特征影像的智能化、自动化采集。

Description

一种两级影像分离式定位采集方法与系统
技术领域
本发明属于影像采集技术领域，特别地，涉及一种两级影像分离式定位采集方法与系统，适用于大尺幅目标物品的特征影像的智能化、自动化采集。
背景技术
随着科技的飞速发展，市场上假冒作品的方式越来越多，假冒程度有时连鉴定专家也难以分辨出来，严重影响市场的正常运转。
近几年业界出现了通过采集待鉴定作品的特征影像、进行纹理核对分析、判断作品真伪的方法。根据设备结构和感兴趣点的定位方式，可分为手持式数码显微镜定位采集方式和两级影像一体式自动定位采集方式。手持式数码显微镜定位采集方式虽然在便携性上具有一定优势，但其采样位置准确度主要依赖于操作人员的主观判断，难以实现精确重定位。中国专利运用两级相机采集图像的装置(CN20184039U)采用两级影像一体式自动定位采集方法，克服了手持式数码显微镜定位采集方式在精确重定位方面存在的弱点，在影像采集的智能化、自动化、精准化等方面具有明显优势。然而，在两级影像一体式自动定位采集方式中，一级影像采集部件与二级影像采集部件被构造在单一装置中，采集空间和采集时间之间存在着耦合性，限定了一级影像采集部件与二级工作平台及其机械结构的相对空间位置，不利于大尺幅目标物品的特征影像采集；且在两级影像一体式自动定位采集方式中，感兴趣点的选取和特征影像采集皆由同一操作人员完成，不利于作品备案信息的保密。此外，两级影像一体式自动定位采集方式的装置结构不利于多次拆装，大大降低了可移动性。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种两级影像分离式定位采集方法，适用于大尺幅目标物品的特征影像的智能化、自动化采集。
相应地，本发明还提供了一种两级影像分离式定位采集系统，用以保证上述方法的实现及应用。
基于上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种两级影像分离式定位采集方法，包括如下步骤：
S1：标定一级影像采集空间；
S2：摆放目标物品于一级影像采集空间并获取其一级影像；
S3：获取感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系；
S4：标定二级影像采集空间；
S5：摆放目标物品于二级影像采集空间；
S6：获取感兴趣定位点的二级影像；
S7：获取感兴趣特征点的二级影像。
较优地，在步骤S3中获取感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系，包括如下步骤：
S31：获取感兴趣定位点在一级影像中的坐标位置；
S32：获取感兴趣特征点在一级影像中的坐标位置；
S33：计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在一级影像采集空间中的空间坐标；
S34：计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在一级影像采集空间中的相对位置关系。
较优地，在步骤S2获取的一级影像中至少选取目标物品表面自身固有的易识别的两个特征点作为感兴趣定位点，将所选特征点所处的像素位置作为感兴趣定位点在一级影像中的坐标位置，并保存感兴趣定位点的邻域图像信息。
较优地，在步骤S2所获取的一级影像中随机选取目标物品表面自身固有的多个特征点作为感兴趣特征点，将所选特征点的像素位置作为感兴趣特征点在一级影像中的坐标位置。
较优地，当步骤S3中感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系和感兴趣定位点在一级影像中的邻域图像信息均为已知信息时，可省略步骤S1至步骤S3，直接进入步骤S4流程。
较优地，步骤S6中获取感兴趣定位点的二级影像，包括如下步骤：
S61：指示感兴趣定位点在二级影像采集空间中所处空间位置；
S62：驱动二级影像采集调节部件，直至感兴趣定位点处于二级影像采集部件视野范围内为止；
S63：控制二级影像采集部件获取感兴趣定位点的二级影像。
较优地，步骤S7中获取感兴趣特征点的二级影像，包括如下步骤：
S71：计算感兴趣定位点在二级影像采集空间中的精确坐标；
S72：根据步骤S71和步骤S3，计算感兴趣特征点在二级影像采集空间中的坐标；
S73：驱动二级影像采集调节部件，使二级影像采集部件至感兴趣特征点坐标位置，控制二级影像采集部件获取感兴趣特征点的二级影像。
较优地，步骤S71所述计算感兴趣定位点在二级影像采集空间中的精确坐标，其特征在于，包括如下步骤：
S711：利用一级影像中感兴趣定位点的邻域图像与步骤S6获取的二级影像进行特征匹配或者人工读取感兴趣定位点在二级影像中的像素坐标；
S712：根据步骤S4二级影像采集空间标定信息、步骤S63获得感兴趣定位点的二级影像时的机械运动坐标以及步骤S711中获得的感兴趣定位点在二级影像中的像素坐标，计算感兴趣定位点在二级影像采集空间的空间坐标。
较优地，感兴趣特征点二级影像的获取在二级影像采集空间中进行，感兴趣特征点位置的选取在一级影像采集空间中进行。
一种两级影像分离式定位采集系统，包括一级影像采集装置、二级影像采集装置、一级控制装置、二级控制装置和存储装置；
一级影像采集装置由一级影像采集部件、一级工作平台、一级标定模板构成，其中一级影像采集部件的光轴垂直于一级工作平台；
二级影像采集装置由二级影像采集部件、二级影像采集调节部件、二级工作平台、二级标定模板构成，其中二级影像采集部件固定于二级影像采集调节部件活动轴的末端；
一级控制装置为具有数据处理能力的计算机或智能设备，用于控制一级影像采集部件、选取感兴趣定位点和感兴趣特征点、计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在一级影像采集空间中的空间坐标；
二级控制装置为具有数据处理能力的计算机或智能设备，用于驱动二级影像采集调节部件、控制二级影像采集部件、计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在二级影像采集空间中的空间坐标；
一级控制装置和二级控制装置分别与存储装置相连，一级控制装置和二级控制装置之间的信息交换通过存储装置实现。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供一种两级影像分离式定位采集方法与系统，使得一级影像采集装置和二级影像采集装置在结构上独立、在采集空间和时间上没有耦合性，增强了一级影像采集装置工作的灵活性，克服了一级影像采集部件相关光学参数对二级影像采集装置有效工作范围的限定，增强了一级影像采集装置和二级影像采集装置的可拆装性、可移动性；同时，感兴趣特征点的选取和二级影像的采集分离成在两个空间中进行，提高了目标物品特征影像信息的保密等级，适用于大尺幅目标物品的特征影像的智能化、自动化采集。
附图说明
图1为实施例采用的两级影像分离式定位采集方法的流程示意图；
图2为实施例采用的两级影像分离式定位采集系统示意图；
图3为实施例采用的一级影像采集装置结构示意图；
图4为实施例采用的二级影像采集装置结构示意图。
具体实施方式
以下列举出本发明两级影像分离式定位采集方法与系统的一个优选实施例，进行具体描述，以期进一步理解本发明的目的、具体方法特征和优点；需要强调的是，优选实施例用于说明本发明、但并不用于限制本发明的范围。
本实施例是以大尺幅书画作品特征影像采集为例，但本发明的应用不限于书画作品，可以应用至其他艺术品或者具有类似结构特性的物品上。如图1所示为本实施例采用的两级影像分离式定位采集方法的流程示意图，包括如下步骤：
S1：标定一级影像采集空间；
S2：摆放目标物品于一级影像采集空间并获取其一级影像；
S3：获取感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系；
S4：标定二级影像采集空间；
S5：摆放目标物品于二级影像采集空间；
S6：获取感兴趣定位点的二级影像；
S7：获取感兴趣特征点的二级影像。
如图2所示为本实施例采用的两级影像分离式定位采集系统示意图，包括一级影像采集装置1、二级影像采集装置2、一级控制装置3、二级控制装置4和存储装置5。
如图3和图4所示分别为本实施例采用的一级影像采集装置1和二级影像采集装置2的结构示意图。图3所示一级影像采集装置1主要包括一级影像采集部件11、一级工作平台12、一级标定模板13三个主要模块，其中一级影像采集部件11的光轴垂直于一级工作平台12的工作平面，涉及到一级影像采集空间坐标系14和一级影像坐标系15，即O c1和O i1两个坐标系。图4所示二级影像采集装置2主要包括二级影像采集部件21、二级影像采集调节部件22、二级工作平台23、二级标定模板24四个主要模块，其中二级影像采集部件21固定于二级影像采集调节部件22的运动轴的末端，涉及到二级影像采集空间坐标系25、二级影像坐标系26、和机械运动坐标系27，即O c2、O i2和O m 三个坐标系。
以下为具体实施方案：
步骤S1：作品持有人将大尺幅书画作品送往一级影像采集地点后，一级影像采集操作员根据大尺幅书画作品的尺寸大小，调整一级影像采集部件11的硬件参数配置及其与一级工作平台12之间的距离。使用一级控制装置3控制一级影像采集部件11获取一级标定模板13的一级影像，建立一级影像采集部件11与一级影像采集空间的坐标位置相对关系，即O c1和O i1两个坐标系之间的映射关系，简写为一级映射关系。
进一步地，步骤S2：将大尺幅书画作品放置于一级工作平台12后，使用一级控制装置3控制一级影像采集部件11来获取大尺幅书画作品的一级影像。
进一步地，步骤S3：在步骤S2获取的一级影像中随机选取8个作品表面自身固有的特征点作为感兴趣特征点(Feature Point of Interest，简写为FPOI)，并依次保存所有FPOI点的像素坐标。在一级影像中随机选取作品表面自身固有的易识别的3个特征点作为感兴趣定位点(Location Point of Interest，简写为LPOI)，裁切并保存所选取的3个LPOI点在一级影像中的邻域图像信息。根据一级映射关系，计算出每个LPOI点和FPOI点在一级影像采集空间中的坐标位置后，分别计算每个FPOI点相对于3个LPOI点的相对位置关系。分别将大尺幅书画作品的3个LPOI点的一级影像采集空间坐标及其邻域图像信息、8个FPOI点的一级影像采集空间坐标信息存入存储装置5。需要特别指出的是，步骤S3中所有计算均在一级控制装置3中进行。
进一步地，步骤S4：使用二级控制装置4驱动二级影像采集部件21，采集二级标定模板24的二级影像，建立二级影像采集部件21及其调节部件22与二级影像采集空间的坐标位置，即O c2、O i2和O m 三个坐标系之间的映射关系，简写为二级映射关系。
进一步地，步骤S5：将大尺幅书画作品送往二级影像采集地点后，摆放于二级工作平台23上。
进一步地，步骤S6：使用二级控制装置4从存储装置5中获取3个LPOI点的邻域图像信息，指示出3个LPOI点在二级影像采集空间中所处空间位置；逐次驱动二级影像采集部件，直至每个LPOI点先后处于其视野范围内为止，记录二级影像采集调节部件22的运动坐标，获取每个LPOI点的二级影像。
进一步地，步骤S7：利用步骤S2获取的LPOI点的邻域图像信息与步骤S6所获取的二级影像进行特征匹配，获得LPOI点在二级影像中的像素坐标。利用获取LPOI点的二级影像时二级影像采集调节部件22的运动坐标和LPOI点在二级影像中的像素坐标，根据O c2、O i2和O m 三个坐标系之间的映射关系，分别计算出3个LPOI点在二级影像采集空间中的精确坐标。根据3个LPOI点在二级影像采集空间中的精确坐标、各个FPOI点与3个LPOI点的相对位置关系，计算出FPOI点在二级影像采集空间中的精确坐标。驱动二级影像采集部件依次运行至8个FPOI点的坐标位置，获取对应FPOI点的二级影像，最后将所有LPOI点和FPOI点的二级影像存入存储装置5。
对该书画作品的验证采样时，由于3个LPOI点在书画作品上的位置即邻域图像信息、8个FPOI点相对于3个LPOI点的坐标位置均为已知信息，只需确定3个LPOI点在二级影像采集空间中的精确坐标，就能够计算出8个FPOI点在二级影像采集空间中的精确坐标。因此，对该书画作品的验证采样时可以跳过步骤S1~S3，重复操作上述步骤S4~S7，即可获得8个FPOI点验证采样时的二级影像。
本发明提供一种两级影像分离式定位采集方法与系统，使得一级影像采集装置和二级影像采集装置在结构上独立、在采集空间和时间上没有耦合性，增强了一级影像采集装置工作的灵活性，克服了一级影像采集装置相关光学参数对二级影像采集装置有效工作范围的限定，增强了两个影像采集装置的可拆装性、可移动性；同时，感兴趣特征点的选取和二级影像的采集分离在两个空间里进行，提高了目标物品特征影像信息的保密等级，适用于大尺幅目标物品的特征影像的智能化、自动化采集。
上述描述是对本发明较优实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (9)

1.一种两级影像分离式定位采集方法，其特征在于包括如下步骤：
S1：标定一级影像采集空间，建立一级影像采集部件与一级影像采集空间的一级映射关系；
S2：摆放目标物品于一级影像采集空间并获取其一级影像；
S3：根据一级映射关系，获取感兴趣定位点和感兴趣特征点之间的相对位置关系；
S4：标定二级影像采集空间，建立二级影像采集部件与二级影像采集空间的二级映射关系；
S5：摆放目标物品于二级影像采集空间；
S6：获取感兴趣定位点的二级影像；
S7：获取感兴趣特征点的二级影像，包括如下步骤：
S71：根据二级映射关系，计算感兴趣定位点在二级影像采集空间中的精确坐标；
S72：根据步骤S71和步骤S3，计算感兴趣特征点在二级影像采集空间中的坐标；
S73：驱动二级影像采集调节部件，使二级影像采集部件至感兴趣特征点坐标位置，控制二级影像采集部件获取感兴趣特征点的二级影像。
2.如权利要求1所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，在步骤S3中获取感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系，包括如下步骤：
S31：获取感兴趣定位点在一级影像中的坐标位置；
S32：获取感兴趣特征点在一级影像中的坐标位置；
S33：计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在一级影像采集空间中的空间坐标；
S34：计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在一级影像采集空间中的相对位置关系。
3.如权利要求2所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，所述获取感兴趣定位点在一级影像中的坐标位置包括：在步骤S2获取的一级影像中至少选取目标物品表面自身固有的易识别的两个特征点作为感兴趣定位点，将所选特征点所处的像素位置作为感兴趣定位点在一级影像中的坐标位置，并保存感兴趣定位点的邻域图像信息。
4.如权利要求2所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，所述获取感兴趣特征点在一级影像中的坐标位置包括：在步骤S2所获取的一级影像中随机选取目标物品表面自身固有的多个特征点作为感兴趣特征点，将所选特征点的像素位置作为感兴趣特征点在一级影像中的坐标位置。
5.如权利要求1所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，当步骤S3中感兴趣定位点与感兴趣特征点之间的相对位置关系和感兴趣定位点在一级影像中的邻域图像信息均为已知信息时，可省略步骤S1至步骤S3，直接进入步骤S4流程。
6.如权利要求1所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，步骤S6中获取感兴趣定位点的二级影像，包括如下步骤：
S61：指示感兴趣定位点在二级影像采集空间中所处空间位置；
S62：驱动二级影像采集调节部件，直至感兴趣定位点处于二级影像采集部件视野范围内为止；
S63：控制二级影像采集部件获取感兴趣定位点的二级影像。
7.如权利要求1所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，步骤S71所述计算感兴趣定位点在二级影像采集空间中的精确坐标包括如下步骤：
S711：利用一级影像中感兴趣定位点的邻域图像与步骤S6获取的二级影像进行特征匹配或者人工读取感兴趣定位点在二级影像中的像素坐标；
S712：根据步骤S4二级影像采集空间标定信息、步骤S63获得感兴趣定位点的二级影像时的机械运动坐标以及步骤S711中获得的感兴趣定位点在二级影像中的像素坐标，计算感兴趣定位点在二级影像采集空间的空间坐标。
8.如权利要求1所述两级影像分离式定位采集方法，其特征在于，感兴趣特征点二级影像的获取在二级影像采集空间中进行，感兴趣特征点位置的选取在一级影像采集空间中进行。
9.一种两级影像分离式定位采集系统，其特征在于包括一级影像采集装置、二级影像采集装置、一级控制装置、二级控制装置和存储装置；
所述一级影像采集装置由一级影像采集部件、一级工作平台、一级标定模板构成，其中一级影像采集部件的光轴垂直于一级工作平台；
所述二级影像采集装置由二级影像采集部件、二级影像采集调节部件、二级工作平台、二级标定模板构成，其中二级影像采集部件固定于二级影像采集调节部件活动轴的末端；
所述一级控制装置为具有数据处理能力的计算机或智能设备，用于控制一级影像采集部件、选取感兴趣定位点和感兴趣特征点、计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在一级影像采集空间中的空间坐标；
所述二级控制装置为具有数据处理能力的计算机或智能设备，用于驱动二级影像采集调节部件、控制二级影像采集部件、计算感兴趣定位点和感兴趣特征点在二级影像采集空间中的空间坐标；
所述一级控制装置和所述二级控制装置分别与存储装置相连，一级控制装置和二级控制装置之间的信息交换通过存储装置实现。
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