TWI720644B - 針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法 - Google Patents

針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法 Download PDF

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TWI720644B
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Abstract

本發明係有關針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其先由圖像中辨識出參考物件，並建立對應之比例尺，而搜尋出特定標的物並依據所獲得之比例尺進行尺寸推估。

Description

針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法
本發明係有關一種影像辨識之方法，尤其是一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法。
近年來，隨著氣候變遷情形加劇，複合型災害頻繁發生，水利署基於業務職掌，多年來致力於水利防災作業。隨著artificial intelligence，AI人工智慧、大資料分析、雲端服務、影像辨識與人工智慧物聯網(artificial intelligence of things，AIoT)等技術的興起與逐漸成熟，水利署規劃運用先進技術朝智慧化水利防災邁進，精進防災系統能力。為落實防災工作自動化與智慧化，例如淹水事件，針對颱風或氣候所導致之豪(大)雨導致都市區域發生積淹水事件，而現今為了確認積淹水事件對於交通的影響，而規劃運用深度學習技術結合道路監控系統，開發自動化道路積淹水深度影像辨識雲端服務，結合路口監視器以建立影像辨識結果的自動化淹水通報系統，以即時掌握道路的積淹水狀況。
由於水利署自建以及介接其他單位(河川局監管中心、縣市水情中心、台電以及公路總局)的影像數量眾多達2千個畫面，難以利用人工來監看，近幾年雖已導入各類影像辨識技術協助水利署進行水位流速等水情監測，仍無法確實掌控積淹水狀況，因此目前大多是以民眾通報方式來得知淹水狀況，而現今公路總局透過深度學習技術結合道路監視系統進行道路積淹水影像辨識偵測 道路淹水情況，但是在超出道路的淹水區域仍然是無法進行評估，除此之外，其餘天災災害，亦是沒有確切的影像辨識技術的區域面積評估方案，因此，有必要結合縣市政府路口監視以及artificial intelligence，AI人工智慧技術針對特定標的物進行影像辨識技術開發，以有效掌握地方災情分布狀況。
基於上述之問題，本發明提供一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其透過擷取影像獲得參考物件與目標物件，再以參考物件獲得已知之比例尺，藉此推估擷取影像中之目標物件的實際尺寸。
本發明之主要目的，提供一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其透過預設高度於預設區域擷取到擷取影像，因而判讀參考物件及其參考尺寸而獲得相對應之比例尺，以推估出擷取影像中的目標物件的實際尺寸，因而獲得較佳之影像辨識方式的尺寸推估。
為了達到上述之目的，本發明揭示了一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其先由一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取，以產生一擷取影像，其中該擷取影像包含至少一參考物件與一目標物件；然後，使用一運算裝置讀取一儲存裝置之一影像資料；之後該運算裝置依據該影像資料於該擷取影像上判讀該至少一參考物件；其中，該影像資料包含該至少一參考物件與該至少一參考物件於該預設高度下之複數個參考尺寸；最後由該運算裝置依據該些個參考尺寸之至少一者作為一比例尺並依據該比例尺推估該目標物件於該擷取影像上之尺寸。藉此，增加影像辨識方式對於實物或實景之尺寸推估的精確性。
本發明提供一實施例，其內容在於該預設高度為一第一高度、一第二高度、一第三高度或一第四高度，該運算裝置依據該第一高度、該第二高度、該第三高度或該第四高度讀取該些個參考尺寸。
本發明提供一實施例，其內容在於該比例尺為一面積、一高度、一材積或一體積。
本發明提供一實施例，其內容在於於使用一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取之步驟中，該影像擷取單元進一步設置於一基座上、一地面載具上或一無人航空載具上。
本發明提供一實施例，其內容在於使用一運算裝置讀取一儲存裝置之一影像資料之步驟前，更包含使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換之步驟以及使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟。
本發明提供一實施例，其內容在於使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換之步驟中，該運算裝置依據該至少一參考物件並產生對應之至少一影像標記並分析該至少一參考物件之所在空間位置。
本發明提供一實施例，其內容在於使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟中，該運算裝置渲染該至少一參考物件之影像色彩並調整該影像資料之至少一物件模型。
為了達到上述之目的，本發明另揭示了一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其先由一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取，以產生一擷取影像，其中該擷取影像包含至少一參考物件與一目標物件；然後，使用一運算裝置依據一參考影像資料於該擷取影像上判讀該至少一參考物件，該參考影像資料包含至少一固定參考尺寸；最後由該運算裝置依據該至少一參考物件之一固定參考尺寸作為一比例尺並依據該比例尺推估該目標物件於該擷取影像上之尺寸。藉此，增加影像辨識方式對於實物或實景之尺寸推估的精確性。
本發明提供另一實施例，其內容在於該預設高度為一第一高度、一第二高度、一第三高度或一第四高度，該運算裝置依據該第一高度、該第二高度、該第三高度或該第四高度讀取該些個參考尺寸。
本發明提供另一實施例，其內容在於該比例尺為一面積、一高度、一材積或一體積。
本發明提供另一實施例，其內容在於使用一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取之步驟中，該影像擷取單元進一步設置於一基座上、一地面載具上或一無人航空載具上。
本發明提供另一實施例，其內容在於依據一參考影像資料於該擷取影像上判讀該至少一參考物件之步驟前，更包含使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換之步驟以及使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟。
本發明提供另一實施例，其內容在於使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換之步驟中，該運算裝置依據該至少一參考物件並產生對應之至少一影像標記並分析該至少一參考物件之所在空間位置。
本發明提供另一實施例，其內容在於使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟中，該運算裝置渲染該至少一參考物件之影像色彩並調整該影像資料之至少一物件模型。
1:辨識系統
10:影像擷取單元
20:第一電子裝置
22:傳輸單元
30:運算裝置
40:儲存裝置
A:預設區域
G:目標物件
H:預定高度
IMG:擷取影像
NET:網路
R:參考物件
REF:參考影像資料
W:無線傳輸介面
S10-S40:步驟
S110-S130:步驟
第1圖：其為本發明之一實施例之流程圖；第2圖：其為本發明之一實施例之擷取影像之系統示意圖；第3圖：其為本發明之一實施例之影像辨識之系統示意圖；第4圖：其為本發明之另一實施例之流程圖；第5圖：其為本發明之另一實施例之流程圖；以及第6圖：其為本發明之另一實施例之流程圖。
為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合說明，說明如後：
有鑑於習知定位技術對於可靠度的影響，據此，本發明遂提出一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，以解決習知影像辨識技術所造成之精確度問題。
以下，將進一步說明本發明一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法所包含之特性、所搭配之結構及其方法：首先，請參閱第1圖，其為本發明之一實施例之流程圖。如圖所示，本發明之一種針對已知比例尺之特定標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中步驟包含：步驟S10：使用影像擷取單元於預設高度對預定區域進行影像擷取，以產生擷取影像；步驟S20：使用運算裝置讀取儲存裝置之影像資料；步驟S30：運算裝置依據影像資料於擷取影像上判讀參考物件；以及步驟S40：運算裝置依據參考尺寸作為比例尺並依據比例尺推估目標物件之尺寸。
請一併參閱第2圖至第5圖，其為本發明之一實施例之系統示意圖。如圖所示，本發明之針對已知比例尺之特定標的物影像辨識進行量測推估之方法所採用之辨識系統1包含一影像擷取單元10、一第一電子裝置20與一運算裝置30，其中影像擷取單元10為一相機、一錄影機或一影像監視器，用以擷取影像或串流，第一電子裝置20為設置於號誌(圖未視)上的街景監視器控制盒，因此本實施例之影像擷取單元10為街景監視器，第一電子裝置20經網路NET連接至運算裝置30，因而接收第一電子裝置20所提供之擷取影像IMG。本實施例中，運算裝置30為一伺服器、一個人電腦或一具有影像處理運算能力之電子裝置，本實施例中，第一電子裝置20為連接一傳輸單元22，以透過無線傳輸介面W，將影像擷取單元10所擷取之擷取影像IMG經網路NET傳送至運算裝置30，但是本發明不限於此，更可為利用有線傳輸介面(圖未示)將擷取影像IMG經網路NET傳送至運算 裝置30。運算裝置30經網路NET連接一儲存裝置40，其中儲存裝置40儲存一參考影像資料REF，本實施例中，儲存裝置30為一資料庫裝置。
於步驟S10中，如第2圖所示，設置於第一電子裝置20之影像擷取單元10依據一預設高度H於一預定區域A進行影像擷取，因而如第3圖所示，在影像擷取單元10產生擷取影像IMG於第一電子裝置20中，本實施例中，擷取影像IMG包含至少一參考物件R與一目標物件G，本實施例之參考物件R為一輛轎車，而目標物件G為參考物件R所行經之路面，由於本實施例之影像擷取單元10為街景監視器，因此影像擷取單元10之影像擷取區域為一固定面積之監控區域，即為預設區域A，另外本實施例之預設高度H為5公尺。於步驟S20中，辨識系統1之操作人員利用運算裝置30自儲存裝置40中讀取參考影像資料REF，以用於接續之步驟中，作為進行辨識的參考依據，其中，參考影像資料REF包含該至少一參考物件R與該至少一參考物件於該預設高度H下之複數個參考尺寸。
於步驟S30中，運算裝置30依據於步驟S20中所讀取之參考影像資料REF進行比對，因而判斷出參考物件R以及相對應之參考尺寸，因而推算出相對應之比例尺，例如：一般轎車車長在3.5米至4.5米，而車高在1.5米至1.8米，以及車寬在1.8米至2.2米之間，藉由一般轎車於擷取影像IMG上的尺寸與實際尺寸相比較後，推估出擷取影像IMG上的比例尺，例如：1：100。於步驟S40中，運算裝置30為利用步驟S30所推估出之比例尺(例如：1：100)，而辨識目標物件G的實際尺寸
以上所述為第一電子裝置20為街景監視器的實施例，以及第一電子裝置20為受管理公路總局管理員的實施例。除此之外，本發明更可應用於第一電子裝置20為無人載具上，例如：無人飛機，因而藉由空拍方式取得擷取影像IMG。此外，除了直接進行影像辨識之餘，擷取影像IMG更可先進一步進行強化處理，以增加辨識效率，以下為進一步說明。
請參閱第4圖，其為本發明之另一實施例之流程圖。其中第1圖與第4圖之差異在於第4圖進一步包含使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換以及使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟。如圖所示，本 發明之針對已知比例尺之特定標的物影像辨識進行量測推估之方法，其步驟進一步包含：步驟S12：使用運算裝置對擷取影像進行空間維度轉換；以及步驟S14：使用運算裝置對擷取影像進行物件影像增強。
步驟S10及步驟S20至步驟S40已於上述實施例揭示不再贅述，如步驟S12所示，一併參閱第2圖與第3圖，其中運算裝置30於接收第一電子裝置20所傳送之擷取影像IMG後，運算裝置30針對參考物件R進行辨識並產生對應之影像標記並分析參考物件R之所在空間位置，此一作法在於避免因地面角度變化而造成視覺上的尺寸改變，例如：因參考物件R位於斜坡，而造成俯視上的長度縮減，因而會造成比例尺上的誤差，如此需進一步調整比例尺辨識，例如：比例尺於步驟S30會修改為1：110。
於步驟S14中，未突顯受辨識之物件，即參考物件R與目標物件G，因而藉由運算裝置30之運算處理單元(圖未示)執行一色彩渲染程式，而強化物件之色彩，例如：增豔效果或極化色彩值，因而渲染參考物件R之影像色彩並調整參考影像資料REF之物件模型。
以上實施例，為運算裝置30對擷取影像IMG與參考影像資料REF做調整，以便於提高影像辨識效果，並進一步在比例尺辨識上提高精確度。
除此之外，運算裝置30亦可僅參照一固定參考尺寸，對一固定參考物件進行辨識，以下為詳細說明。
請參閱第5圖，其為本發明之另一實施例之流程圖。如圖所示，本發明之一種針對已知比例尺之特定標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中步驟包含：步驟S110：使用影像擷取單元於預設高度對預定區域進行影像擷取，以產生擷取影像；步驟S20：運算裝置依據參考影像資料於擷取影像上判讀參考物件；以及 步驟S130：運算裝置依據參考尺寸作為比例尺並依據比例尺推估目標物件之尺寸。
其中，步驟S110相當於上述步驟S10，而步驟S130相當於上述步驟S40，因此不再贅述，於步驟S120中，請一併參閱第2圖與第3圖，運算裝置30本身不再自儲存裝置40中讀取資料，而是以內部預設之參考影像資料REF作為影像比例尺判讀依據，因而將擷取影像IMG中的參考物件R以一粗略尺寸進行比例尺的推估，例如：一般轎車之長寬高，以折衷4米、1.9米與1.6米作為固定參考，因而推估擷取影像IMG之比例尺約略為1：105，以用於接續步驟S130之目標物件G之實際尺寸的量測推估。
藉此，本發明更可進一步增加參考物件於視覺上之尺寸修正與物件色彩渲染，以增加影像辨識效率，如第6圖所示，其中第5圖與第6圖之間的差異在於進一步包含：步驟S112：使用運算裝置對擷取影像進行空間維度轉換；以及步驟S114：使用運算裝置對擷取影像進行物件影像增強。
由於步驟S112與步驟S114同於上述步驟S12與步驟S14之執行，因此本實施例不再贅述。
綜上所述，本發明之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法為經影像擷取單元進行影像擷取後，由影像擷取單元所設置之電子裝置進行擷取影像之傳輸，以將擷取影像傳送至遠端之運算裝置進行影像辨識，而藉由影像辨識之方式將擷取影像中的參考物件與目標物件判讀出來並依據參考物件之已知尺寸推估比例尺，以進一步量測推估出目標物件之實際尺寸。藉此用於災害面積、物件尺寸追蹤或災害追蹤等影像尺寸辨識的應用。
故本發明實為一具有新穎性、進步性及可供產業上利用者，應符合我國專利法專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈 鈞局早日賜准專利，至感為禱。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。
S10:步驟
S20:步驟
S30:步驟
S40:步驟

Claims (14)

  1. 一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其步驟包含: 使用一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取，以產生一擷取影像，該擷取影像包含至少一參考物件與一目標物件； 使用一運算裝置讀取一儲存裝置之一影像資料，該影像資料包含該至少一參考物件與該至少一參考物件於該預設高度下之複數個參考尺寸； 該運算裝置依據該影像資料於該擷取影像上判讀該至少一參考物件；以及 該運算裝置依據該些個參考尺寸之至少一者作為一比例尺並依據該比例尺推估該目標物件之實際尺寸。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中該預設高度為一第一高度、一第二高度、一第三高度或一第四高度，該運算裝置依據該第一高度、該第二高度、該第三高度或該第四高度讀取該些個參考尺寸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中該比例尺為一面積、一高度、一材積或一體積。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取之步驟中，該影像擷取單元進一步設置於一基座上、一地面載具上或一無人航空載具上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用一運算裝置讀取一儲存裝置之一影像資料之步驟前，更包含: 使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換；以及 使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換之步驟中，該運算裝置依據該至少一參考物件並產生對應之至少一影像標記並分析該至少一參考物件之所在空間位置。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟中，該運算裝置渲染該至少一參考物件之影像色彩並調整該影像資料之至少一物件模型。
  8. 一種針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其步驟包含: 使用一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取，以產生一擷取影像，該擷取影像包含至少一參考物件與一目標物件； 該運算裝置依據一參考影像資料於該擷取影像上判讀該至少一參考物件；以及 該運算裝置依據該至少一參考物件於該預設高度下之一參考尺寸作為一比例尺並依據該比例尺推估該目標物件之實際尺寸。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中該預設高度為一第一高度、一第二高度、一第三高度或一第四高度，該運算裝置依據該第一高度、該第二高度、該第三高度或該第四高度讀取該些個參考尺寸。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中該比例尺為一面積、一高度、一材積或一體積。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用一影像擷取單元於一預設高度對一預定區域進行影像擷取之步驟中，該影像擷取單元進一步設置於一基座上、一地面載具上或一無人航空載具上。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於該運算裝置依據一參考影像資料於該擷取影像上判讀該至少一參考物件之步驟前，更包含: 使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換；以及 使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用該運算裝置對該擷取影像進行空間維度轉換之步驟中，該運算裝置依據該至少一參考物件並產生對應之至少一影像標記並分析該至少一參考物件之所在空間位置。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之針對特定已知比例尺之標的物影像辨識進行量測推估之方法，其中於使用該運算裝置對該擷取影像進行物件影像增強之步驟中，該運算裝置渲染該至少一參考物件之影像色彩並調整該影像資料之至少一物件模型。
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