TW201320735A - 植栽影像擷取裝置及其影像擷取方法 - Google Patents

Abstract

一種植栽影像擷取裝置及其方法，此裝置包括一第一鏡面、一第一影像擷取裝置、一影像處理模組及一運算處理模組。第一鏡面設置於一影像量測位置之一側，以產生一設置於影像量測位置上之一植栽之一鏡內影像，第一影像擷取裝置取得包含該植栽之一直視影像及該第一鏡內影像之至少一影像，影像處理模組以第一鏡面之框架為特徵，分割並取得包含該植栽之一直視影像及該第一鏡內影像之至少一影像，運算處理模組還原植栽鏡內影像，以取得植栽之一第一影像。

Description

植栽影像擷取裝置及其影像擷取方法

本發明是有關於一種植栽影像擷取裝置及方法，且特別是有關於一種利用影像擷取裝置，透過鏡面取得植栽不同方向影像之植栽影像擷取裝置及方法。

植栽生長監控是大規模農業生產中最重要的一環，然而完整的植栽生長記錄影像卻難以取得，一般在記錄植栽生長影像時，只能針對朝向記錄者的那一方向進行影像拍攝觀察記錄，如要記錄植栽背面的生長狀況則必須透過額外的裝置才能達成，例如增加攝影裝置以從另一方向來拍攝，或是增加移動裝置來移動、旋轉植栽後進行第二次拍攝。

目前植栽影像記錄量測技術主要可分為下列兩種方式：一種是利用兩台攝影機，分別進行對於植栽正面及上面進行的影像拍攝記錄，另一種方式則是架設旋轉盤來進行植栽的各面向拍攝。然而，上述利用兩台攝影機進行植物正照及上照的影像拍攝的方式，仍舊無法直接取得植栽背面生長情況的影像。為解決此問題，目前常見的處理方式為於植物背面架設第三台相機，利用此第三台相機直接拍攝植栽作物的背面影像。此法可同時取得植物正面、背面及上方三種圖片，以便於瞭解植栽完整的生長狀況。惟此法須使用三台相機，建置成本較高。

本發明提供一種植栽影像擷取裝置及方法，利用一影像擷取裝置、鏡子、及影像還原技術，無需增加影像擷取裝置或移動裝置，即可取得植栽在不同方向的影像，降低植栽影像擷取裝置的成本，且提高拍攝植栽在不同方向(如正面與背面)影像之便利性。

本發明提出一種植栽影像擷取裝置，包括一第一鏡面、一第一影像擷取裝置、一影像處理模組及一運算處理模組。第一鏡面設置於影像量測位置之一側，以產生一設置於該影像量測位置上之一植栽之一第一鏡內影像；第一影像擷取裝置取得包含該植栽之一直視影像及該第一鏡內影像之至少一影像；影像處理模組以該第一鏡面之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得該直視影像及該第一鏡內影像；以及運算處理模組還原該第一鏡內影像，以取得該植栽之一第一影像。

在本發明之一實施例中，該第一鏡面斜放，使植栽之背面傾斜呈現於第一影像擷取裝置所取得之影像中，而該第一影像係該植栽之一背面影像。

在本發明之一實施例中，上述之影像擷取裝置更包括一第二鏡面，設置於該影像量測位置之另一側，以產生植栽之一第二鏡內影像。第一鏡面及第二鏡面可呈V型放置，直視影像為該植栽之一上照影像，第一鏡面影像為植栽之背面影像，以及第二鏡面影像為植栽之正面影像。

本發明提出一種植栽影像擷取方法，其主要步驟如下：提供一第一鏡面，設置於一影像量測位置之一側，以產生一設置於該影像量測位置上之一植栽之一第一鏡內影像；經由一第一影像擷取裝置，取得包含該植栽之一直視影像及該第一鏡內影像之至少一影像；經由一影像處理模組，以該第一鏡面之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得該直視影像及該第一鏡內影像；以及經由一運算處理模組，還原該第一鏡內影像，以取得該植栽之一第一影像。

在本發明之一實施例中，上述之影像擷取系統及方法更包括經由一影像還原模組，利用量測一方格紙校正技術，取得該方格紙之每一交叉點和其還原前影像中對應交叉點之間的對應關係，以供該運算處理模組依據該對應關係還原該植栽之該第一鏡內影像，取得該植栽之該第一影像。

在本發明之一實施例中，上述之方格紙校正技術係依據該方格紙之每一交叉點之二維平面座標值建立一第一矩陣；依據該第一鏡內影像中該方格紙每一交叉點之二維平面座標值建立一第二矩陣；建立該第一矩陣和該第二矩陣之間的對應關係，以作為該方格紙之每一交叉點和其還原前影像中對應交叉點之間的對應關係。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合圖式，詳細說明如下：請參閱圖1，圖1是本發明之第一實施例之影像擷取裝置示意圖。在圖1中，植栽影像擷取裝置包括一第一鏡面210、一第一影像擷取裝置110、一影像處理模組130及一運算處理模組140。第一鏡面210設置於一影像量測位置160之一側，以產生一設置於影像量測位置160上之一植栽300之一第一鏡內影像310。更進一步來說，植栽300可透過一輸送帶150，運送到影像量測位置160，輸送帶150更可具有一定位裝置，使輸送帶150運送植栽300到影像量測位置160時可以精準定位。第一影像擷取裝置110用以取得包含該植栽300之直視影像及第一鏡內影像之至少一影像，影像處理模組130以第一鏡面210之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得植栽300之直視影像及第一鏡內影像310，運算處理模組140還原第一鏡內影像，以取得植栽300之一第一影像。

第一實施例中，第一影像擷取裝置110可以設置在斜上方，第一鏡面210可以斜放，使植栽300的背面影像可以傾斜呈現於該第一影像擷取裝置110所取得的影像中，因此經由運算處理模組140所還原出來的第一影像即是植栽300的背面影像。在另一些實施例中，第一影像擷取裝置110可以設置在正上方，第一鏡面210可以斜放，第一影像亦是植栽300的背面影像。

圖2是圖1本發明第一實施例之步驟流程圖。主要步驟如下：於一植栽影像量測位置之一側設置一第一鏡面，於此第一鏡面內產生一植栽鏡內影像，即第一鏡內影像(步驟S210)。其次，經由第一影像擷取裝置取得該植栽之至少一影像，此影像擷取模組可為照相機、數位相機或攝影機(步驟S220)，所取得的影像包含植栽的直視影像及第一鏡內影像。其次，透過一影像處理模組以第一鏡面之框架為特徵，分割並取得該植栽的直視影像及第一鏡內影像(步驟S230)。其次，利用一運算處理模組還原該植栽的第一鏡內影像(步驟S240)。最後，取得該植栽之第一影像(步驟S250)。

請同時參閱圖3A~圖3B及圖4，圖3A是本發明第二實施例之植栽影像擷取裝置示意圖。圖3B是本發明一實施例之植栽上照影像示意圖。圖4是對應本發明第二實施例之步驟流程圖。為便於說明，圖4中所述之相關元件符號皆以圖3A中之相對應元件符號表示之。

主要實施步驟如下：於一植栽影像量測位置的後方斜置第一鏡面(步驟S410)。接著，設置一植栽於該影像量測位置(步驟S420)，並透過一第一影像擷取裝置取得該植栽之一上照影像(步驟S430)，再透過一第二影像擷取裝置取得該植栽之一正照影像(步驟S440)。

於本實施例中，第一影像擷取裝置110設置於植栽300之上方，並於植栽300後方設置一鏡面(即第一鏡面)，第二影像擷取裝置120設置於植栽300的前方，以取得植栽300之正面影像。

其次，透過一影像處理模組，以鏡面之框架為特徵，分割並取得此植栽之一上照影像(即直視影像)及一鏡內影像(即第一鏡內影像)(步驟S450)。再利用一運算處理模組以一影像還原公式計算並還原植栽的鏡內影像(步驟S460)。於是可取得該植栽之一背面影像(步驟S470)。

於本實施例中，如圖3B所示，透過第一影像擷取裝置110所擷取之影像中，包含植栽300本身的上照影像(即直視影像)，植栽300後方的鏡面之框架，以及鏡面中所映照出來的植栽之鏡內影像(即第一鏡內影像)。

上述之影像還原方法請參閱圖7及圖8，詳細內容如後述。

接著，請同時參閱圖5A~圖5B及圖6，圖5A是本發明第三實施例之植栽影像擷取裝置示意圖。圖5B是本發明第三實施例之植栽影像擷取示意圖。圖6是對應本發明之第三實施例之步驟流程圖。為便於說明，圖6中所述之相關元件符號皆以圖5A中之相對應元件符號表示之。

主要實施步驟如下：於一植栽影像量測位置的後方斜置一第一鏡面210，於該植栽影像量測位置的前方斜置一第二鏡面220(步驟S610)，第一鏡面210和第二鏡面220係係呈V型放置，中間有設置一植栽300於該植栽影像量測位置(步驟S620)。更進一步時，植栽300可透過一輸送帶150，運送到達影像量測位置160(請參酌圖1)，以透過一影像擷取裝置110取得之一上照影像(步驟S630)。該第一影像擷取裝置所取得之影像，包含植栽300的直視影像(上照影像)、第一鏡內影像(背面影像)和第二鏡內影像(正面影像)。

於本實施例中，上述步驟S610～步驟S630所使用之裝置如圖3A所示，影像擷取裝置110設置於植栽300之上方，植栽300後方設置第一鏡面210，植栽300前方則設置第二鏡面220。

其次，透過一影像處理模組，以第一鏡面210之框架和第二鏡面220之框架為特徵，分割並取得植栽300的一直視影像、第一鏡內影像及第二鏡內影像(步驟S640)。

於本實施例中，圖5B為示意圖，透過第一影像擷取裝置110所擷取之圖式中，所顯示的是植栽300本身的上照影像、植栽300後方第一鏡面210框架與第一鏡面210中所映照出來的植栽第一鏡內影像310、植栽300前方第二鏡面220框架與第二鏡面220中所映照出來的植栽第二鏡內影像320。

其次，利用一運算處理模組，依據一影像還原模組，計算並還原該植栽之第一鏡內影像及第二鏡內影像(步驟S650)。可利用量測一方格紙校正技術，取得方格紙中每一交叉點和其還原前影像中(即第一鏡內影像中)對應交叉點之間的對應關係，此對應關係可供運算處理模組還原植栽300在第一鏡內影像，以取得植栽300的第一影像，即背面影像。當第一鏡面210與第二鏡面220呈V形擺設且角度相同時，前面經由第一鏡內影像所建立的對應關係，亦可用來計算並還原植栽300的第二鏡內影像。通常來說，當鏡面所擺設的角度不同(亦即傾斜程度不同)時，需要建立不同的對應關係。

最後，取得該植栽之一背面影像及一正面影像(步驟S660)。

於本實施例中，還原後的影像可進行植栽特徵擷取。

請同時參閱圖7及圖8，圖7是本發明之取得影像還原方式之植栽影像擷取裝置示意圖，圖8是本發明之方格紙正照影像中每一交叉點和一斜照影像中對應交叉點之間的對應關係之取得步驟流程圖。在圖8中，所述之相關元件符號皆以圖7中之相對應元件符號表示之。

主要實施步驟如下：首先，設置一方格紙400於植栽影像量測位置，方格紙400之後方設置一第一鏡面210(步驟S710)。透過第一影像擷取裝置110取得方格紙400之影像(步驟S720)。透過一第二影像擷取裝置120取得方格紙400之方格紙正照影像(步驟S730)。其次，以第一鏡面框架為特徵，取得方格紙400上照影像中之一方格紙鏡內影像410，即第一鏡內影像(步驟S740)。利用一方格紙校正技術，取得該方格紙正照影像中每一交叉點和一斜照影像中對應交叉點之間的對應關係(步驟S750)。

該方格紙正照影像中每一交叉點和一斜照影像中對應交叉點之間的對應關係之取得方法，詳細說明如下：透過一第二影像擷取裝置120取得該方格紙一正照影像；其次，透過第一影像擷取裝置110及第一鏡面210取得該方格紙影像；其次，以第一鏡面210框架為特徵，分割並取得該方格紙影像中之直視影像及第一鏡內影像，第一鏡內影像即是方格紙的影像；其次，依據該正照影像取得該方格紙正照影像中每一交叉點之二維平面座標值；其次，依據該第一鏡內影像取得該方格紙斜照影像每一交叉點之二維平面座標值；以及，依據該方格紙正照影像中每一交叉點之二維平面座標值和該方格紙斜照影像中每一交叉點之二維平面座標值，建立對應關係。

在一些實施例中，上述對應關係可以是一影像還原公式。在另一些實施例中，對應關係可以是一X軸座標計算公式和一Y軸座標計算公式。在又一些實施例中，對應關係可以是依據該方格紙之每一交叉點之二維平面座標值建立一第一矩陣；依據該第一鏡內影像中該方格紙每一交叉點之二維平面座標值建立一第二矩陣；建立該第一矩陣和該第二矩陣之間的對應關係，以作為該方格紙之每一交叉點和其還原前影像中對應交叉點之間的對應關係。

綜上所述，本發明於植栽上方和/或植栽之一側設置一影像擷取裝置(例如：攝影機、相機及數位相機)以拍攝植栽，並利用鏡子來取得植栽正面及背面的斜照影像，再經由影像還原技術來產生正面與背照影像。因此，本發明所揭露之方法可有效節省硬體成本。

於本案之實施方式中，關於鏡子的擺放方式主要可為：

(1)鏡子斜放擺設，讓植栽背面影像同時呈現於上照相機之畫面中。

(2)雙面鏡子成V字型放置，讓植栽正面與背面影像可同時呈現於上照相機之畫面中。

接著，再利用鏡子邊框為特徵，將鏡子內影像和上照影像分割後，取出植栽正面與背面的斜照影像。並利用方格紙校正技術，取得斜照影像的比例尺資訊，將斜照影像計算還原成為正確的植栽正面與背面影像。

雖然本發明以前述實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，所作更動與潤飾之等效替換，仍為本發明之專利保護範圍內。

110．．．第一影像擷取裝置

120．．．第二影像擷取裝置

130．．．影像處理模組

140．．．運算處理模組

150．．．輸送帶

160．．．影像量測位置

210．．．第一鏡面

220．．．第二鏡面

300．．．植栽

310．．．第一鏡內影像

320．．．第二鏡內影像

400．．．方格紙

410．．．方格紙鏡內影像

S210～S250．．．步驟流程

S410～S470．．．步驟流程

S610～S660．．．步驟流程

S710～S750．．．步驟流程

圖1　是本發明第一實施例之影像擷取裝置示意圖。

圖2　是本發明第一實施例之步驟流程圖。

圖3A是本發明第二實施例之影像擷取裝置示意圖。

圖3B是本發明第二實施例之上照影像示意圖。

圖4　是本發明第二實施例之步驟流程圖。

圖5A是本發明第三實施例之影像擷取裝置示意圖。

圖5B是本發明第三實施例之上照影像示意圖。

圖6　是本發明之第三實施例之步驟流程圖。

圖7　是本發明之取得影像還原公式之影像擷取裝置示意圖。

圖8　是本發明之取得影像還原公式之步驟流程圖。

110．．．第一影像擷取裝置

130．．．影像處理模組

140．．．運算處理模組

150．．．輸送帶

160．．．影像量測位置

210．．．第一鏡面

300．．．植栽

310．．．第一鏡內影像

Claims (17)

1. 一種植栽影像擷取裝置，包括：一第一鏡面，係設置於一影像量測位置之一側，以產生一設置於該影像量測位置上之一植栽之一第一鏡內影像；一第一影像擷取裝置，用以取得包含該植栽之一直視影像及該第一鏡內影像之至少一影像；一影像處理模組，係以該第一鏡面之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得該直視影像及該第一鏡內影像；以及一運算處理模組，係還原該第一鏡內影像，以取得該植栽之一第一影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之植栽影像擷取裝置，其中該第一鏡面斜放，使該植栽之一背面傾斜呈現於該第一影像擷取裝置所取得之該至少一影像中，而該第一影像係該植栽之一背面影像。
3. 如申請專利範圍第1項所述之植栽影像擷取裝置，更包括一第二鏡面，係設置於該影像量測位置之另一側，以產生該植栽之一第二鏡內影像。
4. 如申請專利範圍第3項所述之植栽影像擷取裝置，其中該第一影像擷取裝置更用以取得包含該植栽之該直視影像、該第一鏡內影像和該第二鏡內影像之至少一影像；以及，該影像處理模組更以該第一鏡面之框架和該第二鏡面之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得該直視影像、該第一鏡內影像及該第二鏡內影像。
5. 如申請專利範圍第3項所述之植栽影像擷取裝置，其中該第一鏡面及該第二鏡面係呈V型放置，該直視影像係為該植栽之一上照影像，該第一鏡面影像係為該植栽之一背面影像，以及該第二鏡面影像係為該植栽之正面影像。
6. 如申請專利範圍第1項所述之植栽影像擷取裝置，更包括一第二影像擷取裝置，以取得該植栽之一正面影像；其中該第一影像係該植栽之一背面影像，該直視影像係該植栽之一上照影像。
7. 如申請專利範圍第1項所述之植栽影像擷取裝置，更包含：一輸送帶，用以輸送該植栽至該影像量測位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之植栽影像擷取裝置，其中該運算處理模組更包括一影像還原模組，利用量測一方格紙校正技術，取得該方格紙一正照影像中每一交叉點和一斜照影像中對應交叉點之間的對應關係，以供該運算處理模組依據該對應關係還原該植栽之該第一鏡內影像，取得該植栽之該第一影像。
9. 一種植栽影像擷取方法，包括：提供一第一鏡面，設置於一影像量測位置之一側，以產生一設置於該影像量測位置上之一植栽之一第一鏡內影像；經由一第一影像擷取裝置，取得包含該植栽之一直視影像及該第一鏡內影像之至少一影像；經由一影像處理模組，以該第一鏡面之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得該直視影像及該第一鏡內影像；以及經由一運算處理模組，還原該第一鏡內影像，以取得該植栽之一第一影像。
10. 如申請專利範圍第9項所述之植栽影像擷取方法，更包括：提供一第二鏡面，設置於該影像量測位置之另一側，以產生該植栽之一第二鏡內影像。
11. 如申請專利範圍第10項所述之植栽影像擷取方法，更包括：經由該第一影像擷取裝置取得包含該植栽之該直視影像、該第一鏡內影像和該第二鏡內影像之至少一影像；以及經由該影像處理模組以該第一鏡面之框架和該第二鏡面之框架為特徵，從所取得該至少一影像中分割並取得該直視影像、該第一鏡內影像及該第二鏡內影像。
12. 如申請專利範圍第9項所述之植栽影像擷取方法，更包括：提供一輸送帶，以輸送該植栽至該影像量測位置。
13. 如申請專利範圍第9項所述之植栽影像擷取方法，更包括：經由一影像還原模組，利用量測一方格紙校正技術，取得該方格紙一正照影像中每一交叉點和一斜照影像中對應交叉點之間的對應關係，以供該運算處理模組依據該對應關係還原該植栽之該第一鏡內影像，取得該植栽之該第一影像。
14. 如申請專利範圍第13項所述之植栽影像擷取方法，其中該方格紙正照影像中每一交叉點和一斜照影像中對應交叉點之間的對應關係之取得方法包括：設置該方格紙於該植栽影像量測位置；透過該第一影像擷取裝置及該第一鏡面取得該方格紙影像；透過一第二影像擷取裝置取得該方格紙一正照影像；以該第一鏡面框架為特徵，分割並取得該方格紙影像中之直視影像及第一鏡內影像；依據該正照影像取得該方格紙正照影像中每一交叉點之二維平面座標值；依據該第一鏡內影像取得該方格紙斜照影像每一交叉點之二維平面座標值；以及依據該方格紙正照影像中每一交叉點之二維平面座標值和該方格紙斜照影像中每一交叉點之二維平面座標值，建立對應關係。
15. 如申請專利範圍第13項所述之植栽影像擷取方法，其中該對應關係為一影像還原公式。
16. 如申請專利範圍第13項所述之植栽影像擷取方法，其中該對應關係為一X軸座標計算公式和一Y軸座標計算公式。
17. 如申請專利範圍第13項所述之植栽影像擷取方法，更包括：依據該方格紙之每一交叉點之二維平面座標值建立一第一矩陣；依據該第一鏡內影像中該方格紙每一交叉點之二維平面座標值建立一第二矩陣；以及建立該第一矩陣和該第二矩陣之間的對應關係，以作為該方格紙之每一交叉點和其還原前影像中對應交叉點之間的對應關係。