CN111598940A - 一种半球摄影中心点位置定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半球摄影中心点位置定位方法，采用鱼眼摄像头拍摄植被冠层图像，其中间圆形部分或圆形切割部分为实景区域，其余为背景区域，然后通过对实景区域作割线处理，最后基于处理后的割线计算实景图区域的中心位置。

Description

一种半球摄影中心点位置定位方法

技术领域

本发明属于摄影测量技术领域，更为具体地讲，涉及一种半球摄影中心点位置定位方法。

背景技术

叶面积指数(LAI)测量技术中，半球摄影测量法具有成本低、易于升级、便于组网等优点，广泛用于地面测量与星地验证实验。半球摄影测量法有一套固定操作流程。首先是图像采集与数据处理，通过鱼眼摄像头拍摄植被图像；然后进行图像植被冠层结构分析，主要手段是分割背景和叶片得到冠层二值图像；最后通过相关数学模型计算LAI值等相关参数，然而LAI数值反演算法需要对图片的中心进行精确定位，而鱼眼摄像头最终生成的图像中间圆形部分或圆形切割部分为实景图像区域，周边为底片区域，因为工艺规格等原因，每个鱼眼摄像头的成像区域会有一定的偏差，所以实际圆心并不是矩形图像几何中心，因此需要对图像中心重新定位。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种半球摄影中心点位置定位方法，通过多条割线的中垂线交点来精确定位实景成像区域中心。

为实现上述发明目的，本发明一种半球摄影中心点位置定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采用鱼眼摄像头拍摄植被冠层图像，其分辨率大小为2a×2b，在矩形图像中间圆形部分或圆形切割部分为实景区域，周边为背景区域；

(2)、根据矩形图像分辨率确定矩形图像几何中心O₁(a,b)，(a,b)为几何中心O₁的坐标；

(3)、以几何中心O₁为基点，作矩形图像的中心对称线，与实景区域边缘横向交于L与R两点，纵向交于U与V两点；

(4)、观察矩形图像的四角是否有实景边缘和背景边缘过渡不清晰区域，如果没有，则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；

(5)、利用两条割线定位中心点位置；

(5.1)、将交点U向下偏移

个像素，交点L向右偏移

个像素，然后以偏移后的点分别作割线，或者偏移交点R、V，然后再以偏移后的点作割线，但始终保持存在一条水平割线和一条垂直割线；

(5.2)、水平割线与实景区域边缘横向交于C、D两点，垂直割线与实景区域边缘纵向交于A、B两点；

(5.3)、以线段AB中点和线段CD中点作垂线，垂线交点记为O₂；

(5.4)、计算O₁与O₂的横纵坐标差，如果O₁与O₂的横纵坐标差均小于

则将交点O₂作为定位的中心点位置，否则，定位失败；

(6)、利用四条割线定位中心点位置；

(6.1)、将交点U、L、R、V分别向几何中心O₁内偏移

个像素，然后以偏移后的四个交点分别作割线，从而得到四条割线；

(6.2)、上、下两条水平割线与实景区域边缘横向交于C、D两点和H、G两点，左、右两条垂直割线与实景区域边缘纵向交于A、B两点和E、F两点；

(6.3)、以线段AB中点和线段CD中点作垂线，垂线交点记为O₂；以线段EF中点和线段HG中点作垂线，垂线交点记为O₃；

(6.4)、比较O₂、O₃与O₁的横纵坐标距离，将O₂、O₃中横坐标距离O₁横坐标最近的作为新中心点O的横坐标，将O₂、O₃中纵坐标距离O₁纵坐标最近的作为新中心点O的纵坐标；

(6.5)、计算O₁与O的横纵坐标差，如果O₁与O的横纵坐标差均小于

则将新中心点O作为定位的中心点位置，否则，定位失败。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明一种半球摄影中心点位置定位方法，采用鱼眼摄像头拍摄植被冠层图像，其中间圆形部分或圆形切割部分为实景区域，其余为背景区域，然后通过对实景区域作割线处理，最后基于处理后的割线计算实景图区域的中心位置。

同时，本发明一种半球摄影中心点位置定位方法还具有以下有益效果：

(1)、本发明根据不同的图像采用2条或4条割线参与运算，当4条割线参与运算时，利用对角互补原理，能够消除当采用2条割线时由于光线原因出现实景边缘区域和底片区域模糊不清而导致取点误判断，进而使所得圆心向高亮区域方向大幅偏移的现象，从而提高半球摄影中心定位精度。

(2)、本发明使用于绝大多数图像，具有很高的鲁棒性。

附图说明

图1是本发明一种半球摄影中心点位置定位方法流程图；

图2是两条割线定位中心点位置的原理图；

图3是两条割线定位中心点位置的效果图；

图4是四条割线定位中心点位置的原理图；

图5是四条割线定位中心点位置的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明一种半球摄影中心点位置定位方法流程图。

在本实施例中，如图1所示，本发明一种半球摄影中心点位置定位方法，包括以下步骤：

S1、采用鱼眼摄像头拍摄植被冠层图像，其分辨率大小为1600×1200，在矩形图像中间圆形部分或圆形切割部分为实景区域，周边为背景区域；

在本实施例中，鱼眼摄像头采用OV2640摄像头，该摄像头是OmniVision公司生产的一颗1/4寸的CMOS UXGA(1632*1232)图像传感器，可提供单片UXGA摄像头和影像处理器的所有功能。摄像头最终生成的是分辨率为1600×1200的矩形图像，中间圆形切割部分为实景区域，周边为背景区域，在拍摄时，要应避免太阳光直射进入镜头。

S2、根据矩形图像分辨率确定矩形图像几何中心O₁(800,600)。

S3、如图2所示，以几何中心O₁为基点，作矩形图像的中心对称线，与实景区域边缘横向交于L与R两点，纵向交于U与V两点；

S4、观察矩形图像的四角是否有实景边缘和背景边缘过渡不清晰区域，如果没有，则进入步骤S5，否则进入步骤S6；

S5、利用两条割线定位中心点位置；

S5.1、将交点U向下偏移120个像素，交点L向右偏移120个像素，然后以偏移后的点分别作割线，或者偏移交点R、V，然后做割线，但始终保持存在一条水平割线和一条垂直割线；

S5.2、水平割线与实景区域边缘横向交于C、D两点，垂直割线与实景区域边缘纵向交于A、B两点；

S5.3、以线段AB中点和线段CD中点作垂线，垂线交点记为O₂；

S5.4、计算O₁与O₂的横纵坐标差，如果O₁与O₂的横纵坐标差均小于160，则将交点O₂作为定位的中心点位置，否则，定位失败；在本实施例中，光线均匀条件下，利用两条割线定位图像中心点位置的效果如图3所示。

S6、利用四条割线定位中心点位置；

在实际应用中，由于光线不均与摄像头白平衡的作用往往会出现半球图像一侧光线较暗暗另一侧较亮的情况，导致较暗一侧实景边缘区域和底片区域模糊不清，进而引起取点误判，如图4中D、E点，从而使该算法取用两条割线时所得到的圆心向高亮区域大幅偏移。因此，采用4条割线利用对角互补消除光线干扰可有效解决上述问题。割线CD和割线GH分别会产生两个横坐标，取接近800的数值作为圆心的横坐标，同理割线AB和割线EF也会产生两个纵坐标，取接近600的数值作为纵坐标。具体过程为：

S6.1、如图4所示，将交点U、L、R、V分别向几何中心O₁内偏移120个像素，然后以偏移后的四个交点分别作割线，从而得到四条割线；

S6.2、上、下两条水平割线与实景区域边缘横向交于C、D两点和H、G两点，左、右两条垂直割线与实景区域边缘纵向交于A、B两点和E、F两点；

S6.3、以线段AB中点和线段CD中点作垂线，垂线交点记为O₂；以线段EF中点和线段HG中点作垂线，垂线交点记为O₃；

S6.4、比较O₂、O₃与O₁的横纵坐标距离，将O₂、O₃中横坐标距离O₁横坐标最近的作为新中心点O的横坐标，将O₂、O₃中纵坐标距离O₁纵坐标最近的作为新中心点O的纵坐标；

S6.5、计算O₁与O的横纵坐标差，如果O₁与O的横纵坐标差均小于160，则将新中心点O作为定位的中心点位置，否则，定位失败。

在本实施例中，如图5所示，非均衡光线条件下，我们分别采用两条割线和四条割线来定位图像中心点位置，如图5(a)所示，在非均衡光线条件下采用两条割线定位图像中心点位置的偏差较大，偏离了实景图像的中心；如图5(b)所示，在非均衡光线条件下，采用四条割线能够准确定位出图像中心点位置。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (1)

1.一种半球摄影中心点位置定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、采用鱼眼摄像头拍摄植被冠层图像，其分辨率大小为2a×2b，在矩形图像中间圆形部分或圆形切割部分为实景区域，周边为背景区域；

(2)、根据矩形图像分辨率确定矩形图像几何中心O₁(a,b)，(a,b)为几何中心O₁的坐标；

(3)、以几何中心O₁为基点，作矩形图像的中心对称线，与实景区域边缘横向交于L与R两点，纵向交于U与V两点；

(4)、观察矩形图像的四角是否有实景边缘和背景边缘过渡不清晰区域，如果没有，则进入步骤(5)，否则进入步骤(6)；

(5)、利用两条割线定位中心点位置；

(5.1)、将交点U向下偏移

个像素，交点L向右偏移

个像素，然后以偏移后的点分别作割线，或者偏移交点R、V，然后再以偏移后的点作割线，但始终保持存在一条水平割线和一条垂直割线；

(5.2)、水平割线与实景区域边缘横向交于C、D两点，垂直割线与实景区域边缘纵向交于A、A两点；

(5.3)、以线段AB中点和线段CD中点作垂线，垂线交点记为O₂；

(5.4)、计算O₁与O₂的横纵坐标差，如果O₁与O₂的横纵坐标差均小于

则将交点O₂作为定位的中心点位置，否则，定位失败；

(6)、利用四条割线定位中心点位置；

(6.1)、将交点U、L、R、V分别向几何中心O₁内偏移

个像素，然后以偏移后的四个交点分别作割线，从而得到四条割线；

(6.2)、上、下两条水平割线与实景区域边缘横向交于C、D两点和H、G两点，左、右两条垂直割线与实景区域边缘纵向交于A、B两点和E、F两点；

(6.3)、以线段AB中点和线段CD中点作垂线，垂线交点记为O₂；以线段EF中点和线段HG中点作垂线，垂线交点记为O₃；

(6.4)、比较O₂、O₃与O₁的横纵坐标距离，将O₂、O₃中横坐标距离O₁横坐标最近的作为新中心点O的横坐标，将O₂、O₃中纵坐标距离O₁纵坐标最近的作为新中心点O的纵坐标；

(6.5)、计算O₁与O的横纵坐标差，如果O₁与O的横纵坐标差均小于

则将新中心点O作为定位的中心点位置，否则，定位失败。

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