CN110440749B - 一种获取地面图像识别输出地面高程的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理，特别是对地面高程获取的图像处理，确切讲是一种获取地面图像识别输出地面高程的方法,其特征是：至少包括：图像获取单元，图像获取单元获取地面图像信息，依据获取的地面图像信息获取地面平整信息，依据获取的地面平整信息确定信息输出；所述的图像获取单元是手机或飞行器。它提供一种利于获取地面图像识别地面高程的方法，以便在没有测距设备的情况下实现获取高程和场景信息。以便在行走看手机时，随时检测出路面高低不平状态，根据路面高低不平状态人情况，给出提示信息。

Description

一种获取地面图像识别输出地面高程的方法

技术领域

本发明涉及图像处理，特别是对地面高程获取的图像处理，确切讲是一种获取地面图像识别输出地面高程的方法。

背景技术

随着互联网手机的普及，以及互联网手机的娱乐化，手机不断推出各种娱乐化的项目，或通过大数据获取个人信息不断推送感兴趣的节目。

地面高程获取通常是通过测距的方式完成，如通过激光测距，微波测距或超声测距，这些测距方法可靠。但存在着目标不明确的问题。最新的地面状态测量是将测距和成像同步，这一方面解决了测距获取高程的问题，也解决了高程和场景的问题。

然而在许多情况下，同时具备激光测距和高程场景获取是有一定的困难，但又需要高程和场景信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种利于获取地面图像识别地面高程的方法，以便在没有测距设备的情况下实现获取高程和场景信息。以便在行走看手机时，随时检测出路面高低不平状态，根据路面高低不平状态的情况，给出提示信息。

本发明的目的是这样实现的，一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，其特征是：至少包括：图像获取单元，图像获取单元获取地面图像信息，依据获取的地面图像信息获取地面平整信息，依据获取的地面平整信息确定信息输出。

所述的图像获取单元是手机或飞行器。

所述的获取地面平整信息是通过图像获取单元沿前进路线上间隔的对地面进行拍照，将间隔的对地面进行拍照获取的图像信息进行处理和分析，获取前进路线上是否有地面高程变化，如有地面高程变化给出提示信息。

所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照或是通过划分时间间隔进行拍照，如以匀速运动，按平均间隔时间进行拍照；或是加速度运动以计算等间隔距离方式进行拍照。这个应用是通过飞行器对地面地形地貌进行拍照，通过平均间隔或等间隔距离获取图像信息，对地形地貌及地面高程进行计算绘制立体地形地貌图。

所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照或是通过每走一步进行拍照一次，每走一步由手机步数传感器给出触发信息，由手机方向传感器给出方位角信号，只有方向传感器给出手机后置摄像头光轴倾斜与地面时，每走一步手机后置摄像头获取一张地面图像。这种方式是防止低头走路在看手机防止发生意外。

所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照或是通过每走一步进行拍照一次，每走一步由手机步数传感器给出触发信息，由手机方向传感器给出方位角信号，由手机定位传感器给出前进路线方位信息，当手机方向传感器给出手机后置摄像头光轴与地面形成倾斜时，同时手机定位传感器给出手机处在户外时，每走一步手机后置摄像头获取一张地面图像。这种方式是防止低头走路在看手机以防发生意外。

依据获取的地面图像信息获取地面平整信息是通过如下步骤实现：

1）首次获取前进方向上的前幅参考地面图像，对前幅参考地面图像进行处理，获取前幅参考地面图像中边界线信息；

2）获取前进方向上第二幅地面图像，对第二幅地面图像进行处理，获取第二幅地面图像中边界线信息；

3）将前幅参考地面图像获取的边界线信息和第二幅地面图像获取的边界线信息进行比较，获取前幅参考地面图像获取的边界线信息和第二幅地面图像获取的边界线信息差值；

4）将差值与建立的阀值进行比较，大于阀值给出提示信息；小于阀值，将前进方向上第二幅地面图像作为前幅参考地面图像，存贮新的参考地面图像的边界线信息，返回步骤2）。

所述的边界线信息是相邻的分割体或线条或不同地面颜色形成的分界边线。

相邻的两条线对于高出地面的面，是前地面与高出地面的面边框距离；相邻的两条线对于低出地面的面，是前地面与低出地面的面的边框距离。

所述的获取地面图像是在手机陀螺给出的信息是手机前进方向与水平面处于倾角状态时，且在有均匀步数运动过程中获取。

所述的阀值是由水平路面地砖给出前后边框线在行走时形成的前后框线变化差值。

所述的手机获取前后图像重合度在40%-90%之间，前后图像是同一角度，同一高度，不同中心位置的图像。

所述的提示信息或是声音，或是在显示器界面，或是声音和显示器界面输出的信息，手机显示器输出的提示信息或将正在显示的内容规换或在显示器头条位置。

本发明通过在手机飞行器内装入控件，无论是出厂前或使用中安装。当手机使用者在观看手机内的信息时，控件控制手机后摄像头不断通过步速获取地面图像，依据步速获取地面的图像获取地面高低不平信息，当高低不平信息达到阀值时，及时给出使用提示信息，提示信息或声音，或是在显示器界面，从而能及时避免高低不平的地面将对人身造成安全事故，防止隐患事故发生。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是手机在移动过程中，在不同的时间间隔对一个凸出物的拍摄示意过程图，用于说明本发明的思想；

图2是手机在移动过程中，在不同的时间间隔对一个凹陷物的拍摄示意过程图，用于说明本发明的思想；

图3是手机在移动过程中，在图1和图2一样的时间间隔对地面地砖的拍摄示意过程图，用于说明本发明的思想；

图4是一个人手持手机向前走动，在其行走地面3的前方有一凸出物示意图；

图5是手机靠近凸出物画面增大的影响示意图；

图6是飞行器6对地面地形地貌进行拍照示意图；

图7是地面地砖形成的规则边界线图案示意图。

图中，1、手机；2、凸出物或凹陷物；3、地面；4、水平高度；5、距离h；6、飞行器；7、前分界边线；8、后分界边线。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，包括：手机1，手机1获取地面3的图像信息，依据获取的地面图像信息获取地面平整信息，依据获取的地面3的平整信息确定信息输出。所述的获取地面平整信息是通过图像获取单元沿前进路线上间隔的对地面进行拍照，将间隔的对地面进行拍照获取的图像信息进行处理和分析，获取前进路线上是否有地面高程变化，如有地面高程变化给出提示信息。

沿前进路线上间隔的对地面进行拍照或是通过每走一步进行拍照一次，每走一步由手机1步数传感器给出触发信息，由手机方向传感器给出方位角信号，只有方向传感器给出手机后置摄像头光轴倾斜于地面时，每走一步手机后置摄像头获取一张地面图像。这种方式是防止低头走路在看手机防止发生意外。

依据获取的地面图像信息获取地面平整信息是通过如下步骤实现：

1）首次获取前进方向上的前幅参考地面图像，对前幅参考地面图像进行处理，获取前幅参考地面图像中边界线信息；

2）获取前进方向上第二幅地面图像，对第二幅地面图像进行处理，获取第二幅地面图像中边界线信息；

3）将前幅参考地面图像获取的边界线信息和第二幅地面图像获取的边界线信息进行比较，获取前幅参考地面图像获取的边界线信息和第二幅地面图像获取的边界线信息差值；

4）将差值与建立的阀值进行比较，大于阀值给出提示信息；小于阀值，将前进方向上第二幅地面图像作为前幅参考地面图像，存贮新的参考地面图像的边界线信息，返回步骤2）。

如图1和图3所示，所述的边界线信息是不同地面颜色形成的分界边线或是凸出物或凹陷物2形成的分界边线，本发明中明确的是边界线信息是前分界边线7和后分界边线8。

图1和图4是给出在路面上有高出地面的凸出物。

对于高出地面的凸出物，前分界边线7和后分界边线8在图像获取单元1（手机）的成像面成像形成距离h，图中的h1、 h2 、h3是在不同物距5（凸出物和图像获取单元之间的距离）在手机成像传感器形成的宽度距离。随着图像获取单元1越靠近凸出物，h越来越小，第一距离h1比第二距离h2宽度距离大，第二距离h2比第三距离h3宽度距离大，手机成像传感器形成的宽度距离随着每前进一步，距离h变化率越来越大。手机成像传感器形成的宽度距离随着手机成像传感器接近凸出物变化为零。

图4是一个人手持手机向前走动，在其行走地面3的前方有一凸出物，凸出物包括正前方四边形面，我们只关心手机看到的正前方四边形面，四边形面上方为前分界边线7，四边形面正前方下方为后分界边线8。手持手机的人与凸出物之间的距离为物距5，物距5随着手持手机的人与地面3凸出物之间距离靠近，距离变小。画面增大，因此，检测每走一步形成的h变化率可以消除成像面随靠近h变大带来的误差。

从图5也还可以看出，物距5随着手持手机的人与地面3的凸出物之间靠近，每靠近一步，所获取的成像是从画面中从最上的位置到最下的位置，直到最后消失。前分界边线7和后分界边线8之间形成的距离h由两方面影响，一是当凸出物离近时，距离h变小的特性影响。二是每走近凸出物时，手机靠近凸出物画面增大的影响。凸出物走近时，由于上述两方面原因，可以会出现距离h不变，或距离h变小。因此，凸出物靠近容易识别。

对于高出地面的凸出物，表现在图1中是：前分界边线7到图像获取单元成像面中心和后分界边线8到图像获取单元成像面中心形成的夹角，是随着图像获取单元（手机1）每前进一步夹角明显变小，体现在像面上是距离h的变小。

如图3所示，对于不同地面颜色形成的分界边线，如前分界边线7和后分界边线8在图像获取单元（手机1）的成像面成像形成距离h，距离h是随着图像获取单元靠近越来越大，如图3中对于不同地面颜色形成的分界边线，距离h1比h2小很多，距离h1比h3小更多，也就是每前进一步，距离h将迅速变大。直到靠近时的最大。

图2是给出在路面上有低于地面的凹陷物，也就是有坑。

对于有低于地面的凹陷物，前分界边线7和后分界边线8在图像获取单元（手机1）的成像面成像形成距离h，距离h是随着图像获取单元靠近越来越大，距离h1比h2大很多，距离h1比h3大更多，也就是每前进一步，距离h将增大。直到靠近时的最大。

表现在图2中是：前分界边线7到图像获取单元成像面中心和后分界边线8到图像获取单元成像面中心形成的夹角，是随着图像获取单元（手机1）每前进一步夹角明显变大。

如图3所示，对于不同地面颜色形成的分界边线，如前分界边线7和后分界边线8在图像获取单元（手机1）的成像面成像形成距离h，距离h是随着图像获取单元靠近越来越大。

如图3和图7中，对于平面地面不同地面颜色形成的分界边线，距离h1比h2小很多，距离h1比h3小更多，也就是每前进一步，距离h将迅速变大，直到靠近时的最大。

特别是图7中由地砖构成的规则分界边线，每前进一步h5是均匀增加的，这种h5增大是靠近地砖成像本身增大引起的，它与凹陷物的增大不一样，靠近凹陷物的增大包括了靠近成像本身增大和凹陷物特征增大两部分，因此通过图像分析，容易区分前方是凹陷物和地砖成像本身。

对比图2和图3，同样的是每前进一步，距离h将迅速变大。直到靠近时的最大。但变化率是明显不一样的，出现凹陷物时比平面面变化率大很多，因此通过建立阀值，就能区分开二者，出现凹陷物时进行报警输出。

在图2中，为了区分地面的凸出物和地面的凹陷物，距离h在图2中是通过距离A表示。

通过建立平面面距离hp(正常距离)和高出地面物距离hy(异常距离)在同样高度下的差异值，也就是建立平面面前后距离h在行走靠近时变化值，通过获取的凸出物或凹陷物2前后距离hy与平面面前后距离hp变化差异值，就能发现前进路面上是否出现凸出物或凹陷物2，发现了就迅速给出提示信息，以语音输出提示，或以界面信息显示给出提示信息。

实施例2

实施例2与实施例1不同的是，沿前进路线上间隔的对地面进行拍照或是通过每走一步进行拍照一次，每走一步由手机步数传感器给出触发信息，由手机方向传感器给出方位角信号，由手机定位传感器给出前进路线方位信息，当手机方向传感器给出手机后置摄像头光轴与地面形成倾斜时，手机定位传感器给出手机处在户外时，每走一步手机后置摄像头获取一张地面图像。这种方式是防止低头走路在户外看手机以防发生意外。

实施例3

如图6所示，所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照或是通过划分时间间隔进行拍照，如以匀速运动，按平均间隔时间进行拍照；或是加速度运动以计算等间隔距离方式进行拍照。这个应用是通过飞行器6对地面地形地貌进行拍照，通过平均间隔或等间隔距离获取图像信息，对地形地貌及地面高程进行计算绘制立体地形地貌图。

实施例4

如图5所示，实施例4与实施例1不同的是，沿前进路线上间隔的对地面进行拍照是通过凸出物或凹陷物2在手机1的成像位置按上下位置均匀分割进行拍照，它比每走一步手机步数传感器给出触发信息更准确。

实施例中同样需要由手机方向传感器给出方位角信号，由手机定位传感器给出前进路线方位信息，当手机方向传感器给出手机后置摄像头光轴与地面形成倾斜时，手机定位传感器给出手机处在户外时，手机后置摄像头获取一张地面图像是依据凸出物或凹陷物2在手机成像位置的不同给出。

本发明中，手机获取前后图像重合度在40%-90%之间，前后图像是同一角度，同一高度，不同中心位置的图像。

本发明中，无论是手机或是飞行器，水平向前移动拍照，其中手机或是飞行器到地面的水平高度4在拍照期间是不变的，也就是水平高度在拍照期间相同。

所述的提示信息或是声音，或是在显示器界面，或是声音和显示器界面输出的信息，手机显示器输出的提示信息或将正在显示的内容规换或在显示器头条位置。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (5)

1.一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，其特征是：至少包括：图像获取单元，图像获取单元获取地面图像信息，依据获取的地面图像信息获取地面平整信息，依据获取的地面平整信息确定信息是否输出；

所述的图像获取单元是手机；所述的获取地面平整信息是通过图像获取单元沿前进路线上间隔的对地面进行拍照，将间隔的对地面进行拍照获取的图像信息进行处理和分析，获取前进路线上是否有地面高程变化，如有地面高程变化给出提示信息；所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照是通过每走一步进行拍照一次，每走一步由手机步数传感器给出触发信息，由手机方向传感器给出方位角信号，只有方向传感器给出手机后置摄像头光轴倾斜于地面时，每走一步手机后置摄像头获取一张地面图像；

或者，所述的图像获取单元是飞行器；所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照是通过划分时间间隔进行拍照，以匀速运动，按平均间隔时间进行拍照；或是加速度运动以计算等间隔距离方式进行拍照；通过飞行器对地面地形地貌进行拍照，通过平均间隔或等间隔距离获取图像信息，对地形地貌及地面高程进行计算绘制立体地形地貌图；

依据获取的地面图像信息获取地面平整信息是通过如下步骤实现：

1）首次获取前进方向上的前幅参考地面图像，对前幅参考地面图像进行处理，获取前幅参考地面图像中边界线信息；

2）获取前进方向上第二幅地面图像，对第二幅地面图像进行处理，获取第二幅地面图像中边界线信息；

3）将前幅参考地面图像获取的边界线信息和第二幅地面图像获取的边界线信息进行比较，获取前幅参考地面图像获取的边界线信息和第二幅地面图像获取的边界线信息差值；

4）将差值与建立的阀值进行比较，大于阀值给出提示信息；小于阀值，将前进方向上第二幅地面图像作为前幅参考地面图像，存贮新的参考地面图像的边界线信息，返回步骤2）。

2.根据权利要求1所述的一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，其特征是：所述的沿前进路线上间隔的对地面进行拍照是通过每走一步进行拍照一次，每走一步由手机步数传感器给出触发信息，由手机方向传感器给出方位角信号，由手机定位传感器给出前进路线方位信息，当手机方向传感器给出手机后置摄像头光轴与地面形成倾斜时，同时手机定位传感器给出手机处在户外时，每走一步手机后置摄像头获取一张地面图像。

3.根据权利要求1所述的一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，其特征是：所述的边界线信息是不同地面颜色形成的分界边线或是凸出物或凹陷物形成的分界边线，分界边线包括：前分界边线和后分界边线；对于有低于地面的凹陷物，前分界边线和后分界边线在图像获取单元的成像面成像形成距离h，距离h是随着图像获取单元靠近凹陷物越来越大，每靠近一步，距离h将增大，直到靠近时的最大；

对于不同地面颜色形成的分界边线，前分界边线和后分界边线在图像获取单元的成像面成像形成距离h，距离h是随着图像获取单元靠近越来越大，对于平面地面不同地面颜色形成的分界边线，每前进一步，距离h将迅速变大，直到靠近时的最大。

4.根据权利要求3所述的一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，其特征是：手机获取前后图像重合度在40%-90%之间，前后图像是同一角度，同一高度，不同中心位置的图像。

5.根据权利要求3所述的一种获取地面图像识别输出地面高程的方法，其特征是：所述的提示信息是声音。

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