CN109724569A - 一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，包括如下步骤：步骤S1、将待测物体标校板放在同一个平面上；步骤S2、APP控制手机摄像头拍摄待测物体及标校板，使两者处于同一个图像画面上；步骤S3、APP接收图像画面，对图像画面进行预处理；步骤S4、计算图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系；步骤S5、APP提取待测物体边缘线中的像点，结合步骤S4中的映射关系得到待测物体的边缘空间点；步骤S6、利用边缘空间点，计算待测物体真实的边缘长度、面积、体积。本发明的有益效果为：不用携带直尺、软尺等测量工具，而是用手机直接测量，可测量任意复杂形状，并且精度高于尺子等测量工具。

Description

一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法

技术领域

本发明涉及数据测量技术领域，尤其涉及一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法。

背景技术

日常生活中，一般采用直尺、软尺等方法测量物体的尺寸，但是对于边缘弯曲的形状是难以直接测量的，一般需要借助其他的工具方法进行测量，尤其对于形状不规则的物体，采用直尺、软尺等方法是无法直接测量的，并且直尺、软尺等一般人不会随身携带，遇到需要测量的场合时往往无法解决。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，包括如下步骤：

步骤S1、将待测物体的测量面与标校板放在同一个平面上；

步骤S2、APP控制手机摄像头拍摄步骤S1中的待测物体及标校板，使待测物体和标校板处于同一个图像画面上；

步骤S3、APP接收步骤S2中的图像画面，对图像画面进行预处理；

步骤S4、提取步骤S3预处理过的图像画面中标校板上的标定图案，识别定位位置，计算图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系；

步骤S5、用户通过APP选择图像画面中待测物体的边缘线，APP提取待测物体边缘线中的像点，结合步骤S4中的映射关系得到待测物体的边缘空间点；

步骤S6、利用步骤S5得到的边缘空间点，计算待测物体真实的边缘长度，根据边缘长度计算待测物体的面积或体积。

在一种优选的实施方式中，步骤S1中，标校板上包括至少4个标定图案。

在一种优选的实施方式中，步骤S3中对图像画面的预处理包括：畸变修正、噪声滤波处理、灰度化处理、二值化处理。

在一种优选的实施方式中，步骤S4具体为：确定标校板上每个标定图案的实际定位位置(x_i,y_i)，提取图像画面中标校板上每个标定图案的定位位置(u_i,v_i)，利用下式计算映射关系：

其中，i为标定图案的个数，a₁～a₈为关系系数，利用公式(1)计算出a₁～a₈的数值，得到图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系。

在一种优选的实施方式中，步骤S5具体为：

步骤S51、用户通过APP选择图像画面中待测物体的边缘线；

步骤S52、APP提取图像画面中待测物体边缘线中的像点(U_j,V_j)，将其代入公式(1)中，计算得到待测物体的边缘空间点(X_j,Y_j)，j为待测物体边缘线中像点数量。

在一种优选的实施方式中，步骤6具体为：

步骤S61、计算待测物体真实的边缘长度：

A、直线边缘长度d_l的计算：

其中，(X₁,Y₁)，(X_n,Y_n)分别为直线的两个端点；

B、弯曲边缘长度d_s的计算：

步骤S62、计算待测物体的面积或体积：

A、计算待测物体的面积：将待测物体的形状分割为三角形的组合形式，计算各个三角形面积，累加后得到待测物体的面积；

计算待测物体的体积：对于规则的几何体，根据测量得到各个边的长度计算待测物体的体积。

本发明中的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，与现有技术相比，其有益效果为：

本发明中的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，不用携带额外的尺子等测量工具而是用手机直接测量，可以测量任意复杂形状难以用尺子直接测量的物体，并且精度远高于尺子等测量工具。对于小型测量对象，如果对象处于几个标定图案包围范围内，可以实现几丝到十几丝的测量精度。

本发明对手机拍摄方法没有特殊要求，可以在任意位置、角度进行拍摄，除了要求将被测物体与标校板拍摄到一个画面上，并且拍摄清楚外，没有其他特殊要求，具有较强的适用性，可以适应绝大多数的应用场景。

本发明利用手机摄像头所拍摄的被测物体的图像，由图像和手机上的APP软件直接测量待测物体各个面的平面尺寸、面积等。对于简单形状，依据各个面的尺寸也可以计算其体积大小。

附图说明

图1是本发明中一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法的流程图；

图2是本发明中一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法中标校板的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1及图2所示，本发明的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，包括如下步骤：

步骤S1、将待测物体的测量面与标校板放在同一个平面上；

其中标校板是一个平面状的物体，可以是专用标校卡片，也可以是手机防护套的背面等任意的平面物体。其结构参见图2。在标校板1上绘制有4个或者更多个特殊的标定图案2，这些标定图案2具有定位功能，可以由其几何中心或者特定边角位置作为定位点，这些标定图案的定位位置3具有准确、已知的几何空间关系。这些标定图案可以由软件识别区别出来，并可以识别出标定图案中的定位位置点。

步骤S2、APP控制手机摄像头拍摄步骤S1中的待测物体及标校板，使待测物体和标校板处于同一个图像画面上；这样设置，就不需要对手机摄像头进行专门校准，而一般摄像头用于测量前必须先进行标校然后才能用于测量。本发明省去了复杂而专业的标校环节，同时拍摄测量对象和标校板，就是为了通过标校板获得拍摄瞬间相机与被摄对象的空间关系。

步骤S3、APP接收步骤S2中的图像画面，对图像画面进行预处理；预处理包括：畸变修正、噪声滤波处理、灰度化处理、二值化处理。

步骤S4、提取步骤S3预处理过的图像画面中标校板上的标定图案，识别定位位置，计算图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系；具体为：确定标校板上每个标定图案的实际定位位置(x_i,y_i)，提取图像画面中标校板上每个标定图案的定位位置(u_i,v_i)，利用下式计算映射关系：

其中，i为标定图案的个数，a₁～a₈为关系系数，利用公式(1)计算出a₁～a₈的数值，得到图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系。

步骤S5、用户通过APP选择图像画面中待测物体的边缘线，APP提取待测物体边缘线中的像点，结合步骤S4中的映射关系得到待测物体的边缘空间点；具体为：

步骤S51、用户通过APP选择图像画面中待测物体的边缘线；

步骤S52、APP提取图像画面中待测物体边缘线中的像点(U_j,V_j)，将其代入公式(1)中，计算得到待测物体的边缘空间点(X_j,Y_j)，j为待测物体边缘线中像点数量。

步骤S6、利用步骤S5得到的边缘空间点，计算待测物体真实的边缘长度，根据边缘长度计算待测物体的面积或体积，具体为：

步骤S61、计算待测物体真实的边缘长度：

A、直线边缘长度d_l的计算：

其中，(X₁,Y₁)，(X_n,Y_n)分别为直线的两个端点；

B、弯曲边缘长度d_s的计算：

步骤S62、计算待测物体的面积或体积：

a、计算待测物体的面积：将待测物体的形状分割为三角形的组合形式，计算各个三角形面积，累加后得到待测物体的面积；

b、计算待测物体的体积：对于规则的几何体，根据测量得到各个边的长度计算待测物体的体积。

手机上APP应用软件主要实现图像画面的输入、图像画面中标定图案的识别、标定图案中定位位置的识别、根据画面中定位位置和已知的定位位置计算画面与真实几何空间的映射关系、由图像画面提取被测物体的图像边缘、将图像边缘上的像点根据所获得的映射关系映射为真实的空间点、图像边缘映射为空间边缘、利用空间边缘上各个边缘点的空间几何位置计算其长度、面积。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、将待测物体的测量面与标校板放在同一个平面上；

步骤S2、APP控制手机摄像头拍摄步骤S1中的待测物体及标校板，使待测物体和标校板处于同一个图像画面上；

步骤S3、APP接收步骤S2中的图像画面，对图像画面进行预处理；

步骤S4、提取步骤S3预处理过的图像画面中标校板上的标定图案，识别定位位置，计算图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系；

步骤S5、用户通过APP选择图像画面中待测物体的边缘线，APP提取待测物体边缘线中的像点，结合步骤S4中的映射关系得到待测物体的边缘空间点；

步骤S6、利用步骤S5得到的边缘空间点，计算待测物体真实的边缘长度，根据边缘长度计算待测物体的面积或体积。

2.根据权利要求1所述的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，其特征在于，步骤S1中，标校板上包括至少4个标定图案。

3.根据权利要求2所述的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，其特征在于，步骤S3中对图像画面的预处理包括：畸变修正、噪声滤波处理、灰度化处理、二值化处理。

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，其特征在于，步骤S4具体为：确定标校板上每个标定图案的实际定位位置(x_i,y_i)，提取图像画面中标校板上每个标定图案的定位位置(u_i,v_i)，利用下式计算映射关系：

其中，i为标定图案的个数，a₁～a₈为关系系数，利用公式(1)计算出a₁～a₈的数值，得到图像画面上的标定图案的定位位置与实际标校板上的标定图案的定位位置的映射关系。

5.根据权利要求4所述的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，其特征在于，步骤S5具体为：

步骤S51、用户通过APP选择图像画面中待测物体的边缘线；

步骤S52、APP提取图像画面中待测物体边缘线中的像点(U_j,V_j)，将其代入公式(1)中，计算得到待测物体的边缘空间点(X_j,Y_j)，j为待测物体边缘线中像点数量。

6.根据权利要求5所述的一种使用手机摄像头测量物体平面尺寸的方法，其特征在于，步骤6具体为：

步骤S61、计算待测物体真实的边缘长度：

A、直线边缘长度d_l的计算：

其中，(X₁,Y₁)，(X_n,Y_n)分别为直线的两个端点；

B、弯曲边缘长度d_s的计算：

步骤S62、计算待测物体的面积或体积：

a、计算待测物体的面积：将待测物体的形状分割为三角形的组合形式，计算各个三角形面积，累加后得到待测物体的面积；

b、计算待测物体的体积：对于规则的几何体，根据测量得到各个边的长度计算待测物体的体积。