[发明专利]基于单目与双目视觉协同的水域面积测量方法和系统

说明书

本发明公开了基于单目与双目视觉协同的水域面积测量方法和系统。包括利用双目相机拍摄获得包括左目图像和右目图像的双目图像对，匹配特征点对，计算左目图像水域区域中的稀疏视差点以及每个稀疏视差的深度值，构成左目图像水域区域中具有有效深度值的像素点集合；为每个具有有效深度值的像素点分配对应的深度传播区域，基于单目与双目视觉协同推算每个像素点对应的深度值；根据每个像素点的深度值计算每个像素格代表的实际面积，将左目图像中水域区域内的所有像素格的面积进行累加，完成水域面积测量。本发明基于机器视觉提供了一种方便、准确的水域面积测量方法，解决了传统人工水域面积测量方法耗时耗力的问题，具有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于单目与双目视觉协同的水域面积测量方法和系统，属于计算机视觉与面积测量技术领域。

背景技术

一般的，就传统的土地面积测量方法而言，大致分为两种。一是通过实地测量获得地块各界址点的坐标及其相对应位置关系，然后利用坐标解析计算得到该地块面积；二是在地形图、土地利用详查图、正片投影像片图、地籍图和房产图等纸质图纸上采用求积法、网格法等方法进行地块面积的量算。水域面积测量是土地面积测量的一种特殊情况。水域的覆盖面积与测量时的季节、时令甚至日期有关，即水域面积具有较强的现势性，即采用高精度的地形图和求积仪来量算地形图上水岸线组成的封闭地块的面积也可能得到错误的结果，因此，传统的面积测量方法已难以适用于水域面积测量。另一方面，在大面积测量和多样化的环境需求下，人工实地测绘无法准确获取水域的精确坐标位置信息，危险系数高，工程量较大，对工作人员经验要求高。

得益于计算机视觉技术与测绘技术的不断发展，基于计算机视觉的测量技术作为一种非接触式的先进测量技术，具有精度高、效率高、成本低等诸多优点。双目立体视觉是机器视觉的一种重要形式，是一种有效的测量方法。基于双目视觉的测量技术无需人工处在多样危险的工作环境下，在大面积测量时更具有优势。通过无人机搭载双目相机可以实时获得水域图像，再通过图像处理可以快速得到高精度的水域面积，降低了测量成本。以往的单独基于双目视觉的测量方法在处理纹理简单的水域目标图像时，受图像匹配误差的影响大，无法获得高精度的面积，因此一种测量精度高，稳定性能好的水域面积测量方法对测绘领域具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往的单独基于双目视觉的测量方法在处理纹理简单的水域目标图像时，受图像匹配误差的影响大，无法获得高精度的面积，提出一种基于单目与双目视觉协同的水域面积测量方法，实现对水域面积的准确测量，降低测绘人员工作强度与危险系数，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于单目与双目视觉协同的水域面积测量方法，包括以下步骤：

步骤一、利用双目相机拍摄目标水域，获得包括左目图像和右目图像的双目图像对；分别对左目图像和右目图像进行分割，获取左目图像水域区域和右目图像水域区域；

步骤二、对左目图像水域区域和右目图像水域区域进行特征点匹配获得匹配的特征点对；

步骤三、基于匹配的特征点对计算左目图像水域区域中的稀疏视差点以及每个稀疏视差的深度值，构成左目图像水域区域中具有有效深度值的像素点集合；

步骤四、为像素点集合中的每个具有有效深度值的像素点分配对应的深度传播区域，基于单目与双目视觉协同测量的方法推算每个像素点对应的深度值；

步骤五、根据每个像素点的深度值计算每个像素格代表的实际面积，将左目图像中水域区域内的所有像素格的面积进行累加，完成水域面积测量。

优选地，所述双目相机设备包括两个规格相同的摄像机，并在相机云台上设置有水平仪，用于实时测量相机拍摄时的俯仰角。

优选地，步骤二对左目图像水域区域和右目图像水域区域进行特征点匹配获得匹配的特征点对具体包含以下步骤：