CN111062984A - 视频图像区域面积的测量方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频图像区域面积的测量方法，包括：提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧；根据获取的飞行参数以及拍摄待处理视频的相机参数，对视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；对预处理的视频图像帧进行拼接，得到拼接全景图；将拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图；并对其进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图；从区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。本发明实施例还提供一种视频图像区域面积的测量装置、设备及存储介质，解决现有技术测量视频图像面积不准确的问题。
Description
技术领域
本发明涉及视频图像处理技术领域，尤其涉及一种视频图像区域面积的测量方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
目前常用的视频图像的区域面积测算方法主要有基于数字图像分析的面积测量方法和基于矢量分析的面积测量方法。基于数字图像分析的平面面积测量方法中，首先建立摄像系统，拍摄已知物体图片，接着统计出图像中被测物体的目标像素值，最后通过面积修正系数计算出目标测量面积。该方法局限性在于建立了已知拍摄环境，即可控的图像成像效果，在实际拍摄环境中，具有光照、阴影、被摄物体高度等影响因素，最终图像效果达不到实验室环境下的效果；另一局限性在于目标物形状必须为矩形、三角形、圆形等常规形状面积，对于多边形的面积测量具有较大误差。
而基于矢量分析的面积测量方法中，利用边界点的前级矢量与次级矢量统计不规则区域的像素值，后通过像素/面积比例计算出区域面积。该方法的局限性在于对图像分割的数量限制，对图像中多个目标物体的面积测量具有较大误差。
发明内容
本发明实施例提供一种视频图像区域面积的测量方法、装置、设备及存储介质，能有效解决现有技术测量视频图像面积不准确的问题。
本发明一实施例提供一种视频图像区域面积的测量方法，包括：
提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧；
根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；其中，所述飞行参数包括：无人机的飞行高度和摄像头的俯仰角度，所述相机参数包括：内参矩阵、旋转矩阵和平移矩阵；
对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图；
将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图；
对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图；
从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。
作为上述方案的改进，所述图像指标包括：图像锐度以及图像色彩平滑度。
作为上述方案的改进，所述预设的色彩空间包括：RGB色彩空间及Lab色彩空间。
作为上述方案的改进，将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图，具体包括：
将所述拼接全景图投影到所述RGB色彩空间得到red通道灰度图、green通道灰度图及blue通道灰度图；
对所述red通道灰度图、所述green通道灰度图及所述blue通道灰度图进行差值加权拟合运算并进行形态学图像处理，得到第一二值图；
将所述拼接全景图投影到所述Lab色彩空间得到Alpha通道灰度图；
对所述Alpha通道灰度图进行Otsu阈值分割运算并进行形态学图像处理，得到第二二值图；
将所述第一二值图及第二二值图进行归一化处理，得到所述全景二值图。
作为上述方案的改进，形态学图像处理包括：腐蚀操作、膨胀操作、开操作及闭操作。
作为上述方案的改进，所述将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图，具体包括：
对所述分割后的全景二值图进行双边滤波处理，将双边滤波处理后的全景二值图根据预设的边缘检测算法进行计算，得到第一检测处理图像；
对所述分割后的全景二值图进行中值滤波操作及均值滤波操作；将中值滤波操作及均值滤波操作处理后的全景二值图根据预设的连通域算法进行计算，得到第二检测处理图像；
将所述第一检测处理图像以及第二检测处理图像进行归一化处理，得到所述区域分割图。
作为上述方案的改进，从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算，具体包括：
根据目标区域图像的像素面积、预设的像素与面积的比例关系及所述像素面积对应的误差值进行计算，得到目标区域面积。
本发明另一实施例对应提供了一种视频图像区域面积的测量装置，包括：
提取模块，用于提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧；
预处理模块，用于根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；
拼接模块，用于对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图；
二值化模块，用于将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图；
分割模块，用于对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图；
计算模块，用于从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。
本发明另一实施例提供了一种视频图像区域面积的测量设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的视频图像区域面积的测量方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的视频图像区域面积的测量方法。
与现有技术相比，本发明实施例公开的视频图像区域面积方法、装置、设备及存储介质，通过提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧；并根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图，再将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图；对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图；从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算，由此可见，通过将预处理的视频图像帧进行拼接，并投影到预设的色彩空间并进行对应的二值化处理，从而避免了因拍摄环境而无法获取清晰图像的问题，不再局限于目标区域的形状，同时可以获得更准确的图像，进而对视频图像中的目标区域面积测量更加快速、更加准确。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种视频图像区域面积的测量方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的获得全景二值图的具体流程示意图；
图3是本发明一实施例提供的获得区域分割图的具体流程示意图；
图4是本发明一实施例提供的一种视频图像区域面积的测量装置的结构示意图；
图5是本发明一实施例提供的一种视频图像区域面积的测量设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种视频图像区域面积的测量方法的流程示意图。
本发明实施例提供一种视频图像区域面积的测量方法，包括：
S10、提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧，其中，所述图像指标包括：图像锐度以及图像色彩平滑度。
具体地，符合预设的图像标准为通过分别计算待处理视频中每一个视频图像帧的图像锐度和图像色彩平滑度，并取加权平均值，选取加权平均值最高的一帧。在本实施例中，计算方法为锐度乘以0.3加上色彩平滑度乘以0.7，选取相邻视频图像帧中加权平均值最高的一帧。
由于图像锐度是反映图像平面清晰度和图像边缘锐利程度的一个指标，在待处理视频中选取锐度较高的视频图像帧有助于视频图像的区域面积分割；图像色彩平滑度是反映图像色彩空间的平滑程度的一个指标，在待处理的视频中选取色彩平滑度较高的视频图像帧有助于视频图像的拼接操作。
S20、根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；其中，所述飞行参数包括：无人机的飞行高度和摄像头的俯仰角度，所述相机参数包括：内参矩阵、旋转矩阵和平移矩阵。
具体地，根据视频图像帧对应的空间变换矩阵，进行矫正变换处理，从而最大程度下消除了飞行参数以及相机参数带来的外部参数影响，使得预处理的视频图像帧更容易进行拼接操作。
S30、对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图。
在本实施例中，确定相邻视频图像帧的匹配区域，查找并提取待匹配图像各自的特征点，再采用光流法进行筛选，根据筛选出来的特征点的空间变换关系，对相邻视频图像帧进行空间变换，从而标定图像重合区域，并根据重合区域进行拼接从而得到拼接全景图。
S40、将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图。其中，所述预设的色彩空间包括：RGB色彩空间及Lab色彩空间。
具体地，将所述拼接全景图投影到不同的色彩空间，分别对不同的色彩空间进行对应的二值化处理及数学形态学操作，并对所述各个不同色彩空间处理后的结果进行归一化处理，得到全景二值图。
S50、对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图。
具体地，预设的图像检测处理为将全景二值图进行图像滤波处理，根据不同的图像滤波处理选择相应的检测计算方法进行计算，从而得到检测处理图像。其中，检测计算方法包括：边缘检测算法、连通域算法。
S60、从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。
具体地，根据目标区域图像的像素面积、预设的像素与面积的比例关系(即像素/面积比例)及所述像素面积对应的误差值进行计算，得到目标区域面积。其中，所述像素面积对应的误差值为面积误差曲线中对应面积的误差。预设的像素与面积的比例关系为视频图像像素与真实面积的比例关系。
在本实施例中，计算目标区域的像素面积，乘以对应的像素/面积比例，加上面积误差曲线中对应面积的误差，得到目标区域的面积。
综上所述，通过将预处理的视频图像帧进行拼接，并投影到预设的色彩空间并进行对应的二值化处理，从而避免了因拍摄环境而无法获取清晰图像的问题，不再局限于目标区域的形状，同时可以获得更准确的图像，进而对视频图像中的目标区域面积测量更加快速、更加准确。
作为上述方案的改进，将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图，具体包括：
S401、将所述拼接全景图投影到所述RGB色彩空间得到red通道灰度图、green通道灰度图及blue通道灰度图；
S402、对所述red通道灰度图、所述green通道灰度图及所述blue通道灰度图进行差值加权拟合运算并进行形态学图像处理，得到第一二值图。
在本实施例中，差值加权拟合运算包括，将red通道乘以对应权值，将red通道减去green通道后乘以对应权值，将red通道减去blue通道后乘以对应权值，拟合所述各结果。其中，权值可以格局需要预先进行设置，在此不做限定。
S403、将所述拼接全景图投影到所述Lab色彩空间得到Alpha通道灰度图；
S404、对所述Alpha通道灰度图进行Otsu阈值分割运算并进行形态学图像处理，得到第二二值图；
S405、将所述第一二值图及第二二值图进行归一化处理，得到所述全景二值图。
其中，形态学图像处理包括：腐蚀操作、膨胀操作、开操作及闭操作。
参见图2，在本实施例中，将拼接全景图投影到RGB色彩空间，并提取RGB色彩空间下三通道灰度图，包括red通道、green通道和blue通道；对三通道灰度图进行差值加权拟合运算，得到red通道二值图，并对所述red通道二值图进行腐蚀操作和膨胀操作，得到在RGB色彩空间下处理后的二值图。
将拼接全景图投影到Lab色彩空间，并提取Lab色彩空间下Alpha通道灰度图；对Alpha通道灰度图进行Otsu阈值分割运算，得到Alpha通道二值图，并对所述Alpha通道二值图进行开操作和闭操作，得到在Alpha色彩空间下处理后的二值图。
作为上述方案的改进，所述将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图，具体包括：
参见图3，S501、对所述分割后的全景二值图进行双边滤波处理，将双边滤波处理后的全景二值图根据预设的边缘检测算法进行计算，得到第一检测处理图像。
S502、对所述分割后的全景二值图进行中值滤波操作及均值滤波操作；将中值滤波操作及均值滤波操作处理后的全景二值图根据预设的连通域算法进行计算，得到第二检测处理图像。
S503、将所述第一检测处理图像以及第二检测处理图像进行归一化处理，得到所述区域分割图。
其中，图像滤波处理包括：双边滤波处理、中值滤波操作及均值滤波操作
参见图4，是本发明一实施例提供的一种视频图像区域面积的测量装置的结构示意图。
本发明实施例对应提供了一种视频图像区域面积的测量装置，包括：
提取模块10，用于提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧。
预处理模块20，用于根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧。
拼接模块30，用于对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图。
二值化模块40，用于将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图。
分割模块50，用于对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图。
计算模块60，用于从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。
本发明实施例提供的一种视频图像区域面积的测量装置，通过将预处理的视频图像帧进行拼接，并投影到预设的色彩空间并进行对应的二值化处理，从而避免了因拍摄环境而无法获取清晰图像的问题，不再局限于目标区域的形状，同时可以获得更准确的图像，进而对视频图像中的目标区域面积测量更加快速、更加准确。
参见图5，是本发明一实施例提供的视频图像区域面积的测量设备的示意图。该实施例的视频图像区域面积的测量设备包括：处理器11、存储器12以及存储在所述存储器中并可在所述处理器11上运行的计算机程序。所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述各个视频图像区域面积的测量方法实施例中的步骤。或者，所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述**装置/终端设备中的执行过程。
所述视频图像区域面积的测量设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述视频图像区域面积的测量设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是视频图像区域面积的测量设备的示例，并不构成对视频图像区域面积的测量设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述视频图像区域面积的测量设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器11可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述视频图像区域面积的测量设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个视频图像区域面积的测量设备的各个部分。
所述存储器12可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述视频图像区域面积的测量设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述视频图像区域面积的测量设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，包括：
提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧；
根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；其中，所述飞行参数包括：无人机的飞行高度和摄像头的俯仰角度，所述相机参数包括：内参矩阵、旋转矩阵和平移矩阵；
对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图；
将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图；
对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图；
从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。
2.如权利要求1所述的视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，所述图像指标包括：图像锐度以及图像色彩平滑度。
3.如权利要求1所述的视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，所述预设的色彩空间包括：RGB色彩空间及Lab色彩空间。
4.如权利要求3所述的视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图，具体包括：
将所述拼接全景图投影到所述RGB色彩空间得到red通道灰度图、green通道灰度图及blue通道灰度图；
对所述red通道灰度图、所述green通道灰度图及所述blue通道灰度图进行差值加权拟合运算并进行形态学图像处理，得到第一二值图；
将所述拼接全景图投影到所述Lab色彩空间得到Alpha通道灰度图；
对所述Alpha通道灰度图进行Otsu阈值分割运算并进行形态学图像处理，得到第二二值图；
将所述第一二值图及第二二值图进行归一化处理，得到所述全景二值图。
5.如权利要求4所述的视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，形态学图像处理包括：腐蚀操作、膨胀操作、开操作及闭操作。
6.如权利要求1所述的视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，所述将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图，具体包括：
对所述分割后的全景二值图进行双边滤波处理，将双边滤波处理后的全景二值图根据预设的边缘检测算法进行计算，得到第一检测处理图像；
对所述分割后的全景二值图进行中值滤波操作及均值滤波操作；将中值滤波操作及均值滤波操作处理后的全景二值图根据预设的连通域算法进行计算，得到第二检测处理图像；
将所述第一检测处理图像以及第二检测处理图像进行归一化处理，得到所述区域分割图。
7.如权利要求1所述的视频图像区域面积的测量方法，其特征在于，从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算，具体包括：
根据目标区域图像的像素面积、预设的像素与面积的比例关系及所述像素面积对应的误差值进行计算，得到目标区域面积。
8.一种视频图像区域面积的测量装置，其特征在于，包括：
提取模块，用于提取待处理视频中图像指标符合预设的图像标准的相邻的视频图像帧；
预处理模块，用于根据获取的飞行参数以及拍摄所述待处理视频的相机参数，对所述视频图像帧进行矫正变换处理，得到预处理的视频图像帧；
拼接模块，用于对所述预处理的视频图像帧进行依次拼接，得到拼接全景图；
二值化模块，用于将所述拼接全景图投影到预设的色彩空间，并进行与所述预设的色彩空间对应的二值化处理，得到全景二值图；
分割模块，用于对所述全景二值图进行区域分割处理，并将分割后的全景二值图进行预设的图像检测处理，得到区域分割图；
计算模块，用于从所述区域分割图中提取目标区域并进行目标区域面积计算。
9.一种视频图像区域面积的测量设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的视频图像区域面积的测量方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的视频图像区域面积的测量方法。
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