CN111210379B - 一种提高2d测量效率的图像采集和拼接优化方法 - Google Patents

一种提高2d测量效率的图像采集和拼接优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方案，该图像采集和拼接优化方案包括如下步骤：寻找测量项，导入测量项坐标信息，建立四维数组；根据四维数组中的数据计算出最短时间的路径；根据最短时间的路径进行图像采集，本发明科学合理，使用安全方便，拼图数量进行减少，并且测量精度并不受影响，大大缩小了拍摄运动时间，同时，在运动路线上做了进一步优化，完善贪心算法让运动路线接近最优解。

Description

一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法
技术领域
本发明涉及图像测量领域，具体是一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法。
背景技术
图像采集是利用摄像镜头在不同位置对同一物体进行拍摄，在通过图像拼接技术将相邻的图片接合成全景图片，一般的图像拼接是全图拼接，摄像镜头需要拍多张图片进行拼接，拍摄多张图片不仅运动路径长，而且拍摄需要的时间也比较长，工作效率比较低。
本发明的优点在于减少拼接图片的数量，而且测量的精度并不受影响，大大缩小了拍摄运动时间，同时，在运动路径上做进一步的优化，完善贪心算法让运动路径接近最优解。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法，(1)寻找测量项，导入测量项的坐标信息，建立四维数组；(2)根据步骤(1)中的四维数组数据，计算出最短时间的路径；(3)根据步骤(2)计算出的最短路径进行图像采集。建立四维数组，通过改进型的贪心算法可以计算出最短的图像采集路径，大大的缩短了图像采集时间。拼图数量进行减少，并且测量精度并不受影响，大大缩小了拍摄运动时间，同时，在运动路线上做了进一步优化，完善贪心算法让运动路线接近最优解。
作为优化技术方案，所述步骤(1)包括如下步骤：1)选择连续测量模式；2)选择测量区域和拼接张数；3)导入前面保存的测量项的图像的ROI的坐标信息；4)计算测量要素所在的各个ROI位置信息对应的光栅X、Y坐标；5)计算各个子区域的Z轴以及G轴的坐标；6)将需要测量的项以及其对应的X轴、Y轴、Z轴以及G轴映射到一个四维数组中；所述步骤(2)算法根据四维数组计算完成拍照需要最短时间的路径；所述步骤(3)按照最优路径只采集包含测量项的图像。
作为优化技术方案，所述步骤(2)包括如下步骤：A)计算当前拍照位置，X轴、Y轴、Z轴以及G轴的坐标；B)遍历所有未标识的子区域；C)计算与当前位置的距离；D)判断距离是否为最短，若判断结果为最短，进行下一步E)，若判断结果不是最短，则返回上一步骤C)重新计算；E)对该子区域进行标识，并设置为当前位置的下一个位置；F)当节点数达到4个后，对后三个节点进行交换顺序；H)交换顺序后再重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径；所述步骤(3)按照最优路径只采集包含测量项的图像。
作为优化技术方案，所述步骤(3)根据步骤(2)计算出的最优路径进行图像采集，并且所采集的图像为只包含测量项的图像。
作为优化技术方案，所述步骤(2)中获得最优路径的步骤：a)获取当前节点与相机的相对坐标Pcur，坐标系XYZG的表示方法为X轴光栅读数，Y轴光栅读数，Z轴光栅读数，以及光源G轴读数；b)搜索所有的节点{P1，P2，…，Pk}，根据找到距离Pcur最近的点，然后把该节点设置为Pnext进行寻找路径；c)当路径中的节点数增加到超过4个后，对后三个节点进行排列组合交换顺序，组合出6组新的路径；d)在最新的路径中，重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径。
作为优化技术方案，所述步骤(2)中子区域之间的距离等于四轴中运动距离最长的一个轴的运动距离。
作为优化技术方案，所述步骤(2)中最优路径的计算方式采用改进型贪心算法完成。
作为优化技术方案，路径用Lk表示，则Lk＝{P1，P2，…，Pk}，其中{P1，P2，…，Pk}表示节点P1到Pk的局部最优路径，当k＞4时，Ltotal＝{P1,...,Pk，Pk+1，Pk+2，Pk+3}，公式展开为Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3，其中Ltotal表示总的路径之和，PkPk+1表示节点Pk与节点Pk+1之间的距离(时间成本)。
作为优化技术方案，对公式Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3中的各个节点的位置进行交换，然后再将最后三段路径进行排列组合，得到以下公式：
L1＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L2＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+2+Pk+2Pk+1；
L3＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+3+Pk+3Pk+2；
L4＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L5＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+1+Pk+1Pk+2；
L6＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3；最终得到Lmin＝{L1，L2，…，
L6},并从这六组中对比出全局最优路径。通过对节点的位置交换，可以得到不同的路径，然后在对路径进行排列组合可以得到新的总路径之和，并且新的总路径之和相对于贪心算法直接计算出的局部最优路径而言可以得到全局路径最优。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：减少拼接图片的数量，而且测量的精度并不受影响，大大缩小了拍摄运动时间，同时，在运动路径上做进一步的优化，完善贪心算法让运动路径接近最优解，减少测量时间，提高工作效率，通过对节点的位置交换，可以得到不同的路径，然后在对路径进行排列组合可以得到新的总路径之和，并且新的总路径之和相对于贪心算法直接计算出的局部最优路径而言可以得到全局路径最优。
附图说明
图1为本发明一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法的建立数组的详细流程图；
图2为本发明一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法的最优路径的详细流程图；
图3为本发明一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法的整体计算流程图；
图4为本发明一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法的旧的图像采集路径；
图5为本发明一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法的优化后的图像采集路径；
图6为本发明一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法的最优采集图像路径。
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做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。
实施例：如图1-6所示，一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法，(1)寻找测量项，导入测量项的坐标信息，建立四维数组；(2)根据步骤(1)中的四维数组数据，计算出最短时间的路径；(3)根据步骤(2)计算出的最短路径进行图像采集。
步骤(1)包括如下步骤：
1)选择连续测量模式；
2)选择测量区域和拼接张数；
3)导入前面保存的测量项的图像的ROI的坐标信息；前面保存的测量项的图像的ROI的坐标信息为在本优方案未进行之前测量的坐标信息。
4)计算测量要素所在的各个ROI位置信息对应的光栅X、Y坐标；
5)计算各个子区域的Z轴以及G轴的坐标；
6)将需要测量的项以及其对应的X轴、Y轴、Z轴以及G轴映射到一个四维数组中；
步骤(2)算法根据四维数组计算完成拍照需要最短时间的路径；步骤(3)按照最优路径只采集包含测量项的图像。
步骤(2)包括如下步骤：A)计算当前拍照位置，X轴、Y轴、Z轴以及G轴的坐标；B)遍历所有未标识的子区域；C)计算与当前位置的距离；D)判断距离是否为最短，若判断结果为最短，进行下一步E)，若判断结果不是最短，则返回上一步骤C)重新计算；E)对该子区域进行标识，并设置为当前位置的下一个位置；F)当节点数达到4个后，对后三个节点进行交换顺序；H)交换顺序后再重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径。
步骤(3)根据步骤(2)计算出的最优路径进行图像采集，并且所采集的图像为只包含测量项的图像。
步骤(2)中获得最优路径的步骤：a)获取当前节点与相机的相对坐标Pcur，坐标系XYZG的表示方法为X轴光栅读数，Y轴光栅读数，Z轴光栅读数，以及光源G轴读数；b)搜索所有的节点{P1，P2，…，Pk}，根据找到距离Pcur最近的点，然后把该节点设置为Pnext进行寻找路径；c)当路径中的节点数增加到超过4个后，对后三个节点进行排列组合交换顺序，组合出6组新的路径；d)在最新的路径中，重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径。
步骤(2)中子区域之间的距离等于四轴中运动距离最长的一个轴的运动距离，并且步骤(2)中最优路径的计算方式采用改进型贪心算法完成。
路径用Lk表示，则Lk＝{P1,P2...,Pk}，其中{P1,P2...,Pk}表示节点P1到Pk的局部最优路径，当k＞4时，Ltotal＝{P1,...,Pk，Pk+1，Pk+2，Pk+3}，公式展开为Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3，其中Ltotal表示总的路径之和，PkPk+1表示节点Pk与节点Pk+1之间的距离(时间成本)。
作为优化技术方案，对公式Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3中的各个节点的位置进行交换，然后再将最后三段路径进行排列组合，得到以下公式：
L1＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L2＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+2+Pk+2Pk+1；
L3＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+3+Pk+3Pk+2；
L4＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L5＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+1+Pk+1Pk+2；
L6＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3；最终得到Lmin＝{L1，L2，…，
L6},通过对节点的位置交换，可以得到不同的路径，然后在对路径进行排列组合可以得到新的总路径之和，并且新的总路径之和相对于贪心算法直接计算出的局部最优路径而言可以得到全局路径最优，再从这六组中对比出全局最优路径。
本发明的工作原理：
(1)寻找测量项，导入测量项的坐标信息，建立四维数组；(2)根据步骤(1)中的四维数组数据，计算出最短时间的路径；(3)根据步骤(2)计算出的最短路径进行图像采集。
步骤(1)包括如下步骤：
1)选择连续测量模式；
2)选择测量区域和拼接张数；
3)导入前面保存的测量项的图像的ROI的坐标信息；前面保存的测量项的图像的ROI的坐标信息为在本优方案未进行之前测量的坐标信息。
4)计算测量要素所在的各个ROI位置信息对应的光栅X、Y坐标；
5)计算各个子区域的Z轴以及G轴的坐标；
6)将需要测量的项以及其对应的X轴、Y轴、Z轴以及G轴映射到一个四维数组中；
步骤(2)算法根据四维数组计算完成拍照需要最短时间的路径；步骤(3)按照最优路径只采集包含测量项的图像。
步骤(2)包括如下步骤：A)计算当前拍照位置，X轴、Y轴、Z轴以及G轴的坐标；B)遍历所有未标识的子区域；C)计算与当前位置的距离；D)判断距离是否为最短，若判断结果为最短，进行下一步E)，若判断结果不是最短，则返回上一步骤C)重新计算；E)对该子区域进行标识，并设置为当前位置的下一个位置；F)当节点数达到4个后，对后三个节点进行交换顺序；H)交换顺序后再重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径。
步骤(3)根据步骤(2)计算出的最优路径进行图像采集，并且所采集的图像为只包含测量项的图像。
步骤(2)中获得最优路径的步骤：a)获取当前节点与相机的相对坐标Pcur，坐标系XYZG的表示方法为X轴光栅读数，Y轴光栅读数，Z轴光栅读数，以及光源G轴读数；b)搜索所有的节点{P1，P2，…，Pk}，根据找到距离Pcur最近的点，然后把该节点设置为Pnext进行寻找路径；c)当路径中的节点数增加到超过4个后，对后三个节点进行排列组合交换顺序，组合出6组新的路径；d)在最新的路径中，重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径。
步骤(2)中子区域之间的距离等于四轴中运动距离最长的一个轴的运动距离，并且步骤(2)中最优路径的计算方式采用改进型贪心算法完成。
路径用Lk表示，则Lk＝{P1,P2...,Pk}，其中{P1,P2...,Pk}表示节点P1到Pk的局部最优路径，当k＞4时，Ltotal＝{P1,...,Pk，Pk+1，Pk+2，Pk+3}，公式展开为Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3，其中Ltotal表示总的路径之和，PkPk+1表示节点Pk与节点Pk+1之间的距离(时间成本)。
作为优化技术方案，对公式Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3中的各个节点的位置进行交换，然后再将最后三段路径进行排列组合，得到以下公式：
L1＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L2＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+2+Pk+2Pk+1；
L3＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+3+Pk+3Pk+2；
L4＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L5＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+1+Pk+1Pk+2；
L6＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3；最终得到Lmin＝{L1，L2，…，
L6},通过对节点的位置交换，可以得到不同的路径，然后在对路径进行排列组合可以得到新的总路径之和，并且新的总路径之和相对于贪心算法直接计算出的局部最优路径而言可以得到全局路径最优，再从这六组中对比出全局最优路径。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法，其特征在于：(1)寻找测量项，导入测量项的坐标信息，建立四维数组；(2)根据步骤(1)中的四维数组数据，通过改进型贪心算法计算出最短时间的路径；(3)根据步骤(2)计算出的最短路径进行图像采集；
所述步骤(1)包括如下步骤：
1)选择连续测量模式；
2)选择测量区域和拼接张数；
3)导入前面保存的测量项的图像的ROI的坐标信息；
4)计算测量要素所在的各个ROI位置信息对应的光栅X、Y坐标；
5)计算各个子区域的Z轴以及G轴的坐标；
6)将需要测量的项以及其对应的X轴、Y轴、Z轴以及G轴映射到一个四维数组中；
所述步骤(2)包括如下步骤：
A)计算当前拍照位置，X轴、Y轴、Z轴以及G轴的坐标；
B)遍历所有未标识的子区域；
C)计算与当前位置的距离；
D)判断距离是否为最短，若判断结果为最短，进行下一步E)，若判断结果不是最短，则返回上一步骤C)重新计算；
E)对该子区域进行标识，并设置为当前位置的下一个位置；
F)当节点数达到4个后，对后三个节点进行交换顺序；
H)交换顺序后再重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径；
所述步骤(2)中获得最优路径的步骤：
a)获取当前节点与相机的相对坐标Pcur，坐标系XYZG的表示方法为X轴光栅读数，Y轴光栅读数，Z轴光栅读数，以及光源G轴读数；
b)搜索所有的节点{P1，P2，…，Pk}，根据找到距离Pcur最近的点，然后把该节点设置为Pnext进行寻找路径；
c)当路径中的节点数增加到超过4个后，对后三个节点进行排列组合交换顺序，组合出6组新的路径；
d)在最新的路径中，重新计算总的路径时间成本，时间最短的为最优路径；
路径用Lk表示，则Lk＝{P1,P2...,Pk}，其中{P1,P2...,Pk}表示节点P1到Pk的局部最优路径，当k＞4时，Ltotal＝{P1,...,Pk，Pk+1，Pk+2，Pk+3}，公式展开为Ltotal＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+ 2Pk+3，其中Ltotal表示总的路径之和，PkPk+1表示节点Pk与节点Pk+1之间的距离；
所述步骤(3)按照最优路径只采集包含测量项的图像。
2.根据权利要求1所述的一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法，其特征在于：所述步骤(2)中子区域之间的距离等于四轴中运动距离最长的那个轴的运动距离。
3.根据权利要求2所述的一种提高2D测量效率的图像采集和拼接优化方法，其特征在于：
对公式Ltotal＝Lk+Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3中的各个节点的位置进行交换，然后再将最后三段路径进行排列组合，得到以下公式：
L1＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L2＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+2+Pk+2Pk+1；
L3＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+3+Pk+3Pk+2；
L4＝Lk+PkPk+2+Pk+2Pk+1+Pk+1Pk+3；
L5＝Lk+PkPk+3+Pk+3Pk+1+Pk+1Pk+2；
L6＝Lk+PkPk+1+Pk+1Pk+2+Pk+2Pk+3；最终得到Lmin＝{L1，L2，…，
L6},并从这六组中对比出全局最优路径。
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