专利名称：图像处理装置及图像处理方法
技术领域：
本发明涉及一种图像处理装置及图像处理方法。
背景技术：
目前，对于获取立体对象物的图像信息及其参数的方法已有多种，比如，从多个视点位置获取拍摄对象和已知类型图像的方法，然后如果正确把握多个摄像装置间的相对位置关系和与拍摄对象的位置关系，并根据这种相对的相互关系从多个图像中重新构造出立体的形状、测量拍摄对象的各区域的尺寸则比较复杂。并且，通常由单独的摄像装置拍摄的图像是平面的，因此，有时较难从平面的图像中正确的计算出立体的拍摄对象的尺寸。即便是组合了多个摄像装置拍摄的平面图像，也存在因远处无视差而导致很难正确计算出立体拍摄对象的纵深方向尺寸的情况。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种图像处理装置及图像处理方法，可从拍摄的对象物图像中正确获得该对象物尺寸数据，且较为简易。本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是:一种图像处理装置，包括:图像信息接收单元和数据生成单元，所述图像信息接收单元接收对象物及与其一起拍摄的可测量尺寸的测量构件的图像数据:所述数据生成单元基于测量构件的测量对所述图像信息接收单元接收的图像数据进行计算并生成对象物的长度、面积和体积中至少之一项的尺寸信息。作为本发明的进一步改进，还具有将所述对象物与所述测量构件一起拍摄其图像数据并将该图像数据发送给所述图像信息接收单元的摄像单元。作为本发明的进一 步改进，所述测量构件位于所述对象物内。作为本发明的进一步改进，所述测量构件至少位于所述对象物的平坦部分和凹凸部分之一处。作为本发明的进一步改进，所述数据生成单元还可根据测量构件的测量生成的对象物的一部分的尺寸信息对该对象物除被测量部分以外的部分的尺寸信息生成补充数据。作为本发明的进一步改进，所述测量构件为具有直线形状、曲线形状和直线与曲线的组合形状之一的比例尺。作为本发明的进一步改进，还设有CAD系统，该CAD系统中包含对应对象物预先输入的对象物各部分相关的CAD数据，所述数据生成单元根据该CAD系统的CAD数据划定应生成图像信息接收单元接收到的图像数据中的对象物的尺寸信息。本发明还提供一种图像处理方法，包括以下工序:图像信息接收工序，接收对象物以及与其一起拍摄的可测量对象物尺寸的测量构件的图像数据；数据生成工序，根据上述图像信息接收工序接收到的图像数据并以测量构件进行测量，计算并生成所述对象物的长度、面积和体积至少之一项尺寸信息。
本发明的有益效果是:该图像处理装置及图像处理方法的数据生成单元/工序，能以图像信息接收单元/工序接收的图像数据中包含的测量构件为基础，较为简易且正确地生成对象物的尺寸信息，并估计对象物的长度等尺寸。获得尺寸信息后，如拍摄的图像中的侧面部分，就可以在确保正确尺寸的基础上，对正面部分进行补充后生成。并且可将拍摄的平面图像生产的尺寸信息作为立体形状的相关信息使用，得出正确尺寸的立体形状数据，并据此构成立体的图像。
图1为实施例1所述的图像处理装置结构框图；图2A为实施例1所述的图像处理装置拍摄的立体对象物的一个示意图；图2B、2C为图2A的分别图像的示例图；图2D为根据图2C的图像获取的/[目息进行补正后的图像不例图；图3为实施例1数据生产工序的流程图；图4为实施例1中说明变形例的测量方法的图；图5A实施例2所述的图像处理装置拍摄的立体对象物的一个示意图；图5B为对图5A中的立体对象物的上面进行测量的示意图；图5C为对图5A中的立体对象物的侧面进行测量的示意图；图6A为实施例3所述圆筒状的立体对象物的一个示例图:图6B为图6A的侧面SS的展开图；图6C为适用于圆筒状侧面形状的比例尺的一个示例图；图7为具有圆筒状外形的立体对象物的另一示例图；图8为实施例4所述图像处理装置拍摄的立体对象物的一个示例图；图9为实施例4所述的数据生成工序的流程图；图10为实施例5所述图像处理装置结构框图；图11实施例5所述数据生成工序流程图；图12A-12F为实施例6所述图像处理装置拍摄的一个对象实例图；图13为比例尺以外的测量构件的一个示例图；图14为图像处理装置的其他结构框图的一个示例图。
具体实施例方式结合附图，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。实施例1:以下结合
本发明的第一实施例相关的图像处理装置。如图1所示，一种图像处理装置100包括CPU10、作为摄像单元的摄像装置11、存储装置12、显示装置13、输入装置14和总线50等。CPUlO通过总线50，可在作为摄像单元的摄像装置11、作为图像信息接收单元的图像数据接收单元11a、存储装置12、显示装置13和输入装置14之间相互传递数据。并且，CPUlO根据来自输入装置14的运算符的指示，读取来自存储装置12的既定程序或数据，并基于这些程序及数据执行各种处理。具体来说，CPUlO作为数据生成单元，具有对摄像装置11拍摄、并由图像数据接收单元Ila接收的对象物图像数据进行提取和分析，并生成可计算出对象物的各部分和整体的长度、面积及体积中的一个以上的数据信息的功能。此时，若对象物是三维的立体对象物，则CPUlO根据由尺寸相关的信息计算出的长度和面积等信息，生成将平面的形状信息变换为立体的形状信息(基于图像数据)的立体形状数据。摄像装置11内置于C⑶和CMOS等构成的固体摄像装置中。该固体摄像装置检测出的图像，可以作为数字图像信号输出。摄像装置11拍摄作为判断对象的立体对象物，并制作成可以进行数据处理的数据。尤其是摄像装置11不仅对判断状态的对象物进行拍摄，还可以在测量对象物尺寸的测量构件附着于对象物表面(例如贴在表面)的状态下进行拍摄。也即，拍摄的图像数据不仅包含通过CPUio处理时作为测量对象物信息数据提取的部分图像，还包含作为测量标准的测量构件相关信息的比例尺数据提取的部分图像。另外，摄像装置11可以一体化为图像处理装置100的一部分，也可以在图像处理装置100中脱离图像数据接收单元11a，独立进行拍摄。此时，从拍摄对象物到获取图像数据的工序，可以从图像处理装置100的整体运行中独立出来，仅由摄像装置11进行运行。图像数据接收单元Ila是将摄像装置11获取的图像数据作为图像处理装置100的图像处理对象来接收的图像信息接收单元。在摄像装置11有可能脱离的情况下，通过可与摄像装置11连接的输入端子，可以接收摄像装置11的图像数据。存储装置12具备可存储多个使图像处理装置100运行的各种程序的程序区域与暂时保存输入指示、输入数据、处理结果等的数据区域。存储装置12保存从摄像装置11拍摄并由图像数据接收单元Ila接收的图像数据提取的各种信息的同时，也保存了处理这些信息所需的各种程序。尤其是存储装置12还保存了从图像数据提取的可测量对象物的测量构件即比例尺的信息。例如，除了比例尺的刻度和形状等信息，还保存了根据这些信息获取的图像数据中特定比例尺的部分图像的程序。另外，还保存了可根据比例尺从正面方向看到的状态中的外形形状等信息，特定出比例尺的倾斜程度和包含该比例尺的面的正面方向的程序等。显示装置13由根据从CPUlO输入的数据而生成驱动信号的显示驱动电路和基于从显示驱动电路输入的驱动信号而进行必要的显示的图像显示单元等构成，根据CPUlO的指令信号进行必要的显示。输入装置14由键盘等构成，将反映出操作图像处理装置100的运算符的指令信号向CPUlO输出。以下以根据图像处理(使用了图像处理装置100)测定对象物尺寸的结果即尺寸信息的生成和使用生成的尺寸信息的一个例子，说明特定立体对象物的三维方向尺寸并取得立体形状数据的工序。图2A为图像处理装置100 (参考图1)拍摄的立体对象物的一个例子。此处如图所示，作为拍摄对象的立体对象物CO为建筑物，处理对象图像为从拍摄立体对象物CO而得到的全体图像进行分割后而成的多个部分图像。另外，如图2A-2D所示，规定了 X方向、Y方向及Z方向，使建筑物的正面成为平行于XY面的面。
如图2A所示，立体对象物CO的各部分表面贴上了直线形状的比例尺SC。比例尺SC附带有已知的刻度，作为测量立体对象物各部分尺寸的标准。换言之，图像处理装置100的存储装置12保存了比例尺SC的刻度信息，通过读取图像中比例尺的刻度，可以掌握被拍摄的图像的实际尺寸。更具体的说，存储装置12不仅保存了比例尺SC的刻度信息，还保存了比例尺SC的形状和大小等各种信息，进一步可以根据比例尺SC的相关信息预先保存可得到对象图像的正面方向信息的各种程序等。CPUlO适当地读取来自存储装置12的信息或程序，通过捕捉拍摄图像中比例尺SC的大小和方向，在判定了立体对象物CO表面的正面方向的基础上，对于拍摄的附带比例尺SC的立体对象物CO表面的图像的各部分，可以根据包含了表面方向和纵深方向的比例尺SC进行尺寸的测量。另外，CPUlO还可根据已测量的尺寸计算出立体对象物CO的长度、面积或体积。以下具体说明拍摄的运行和被拍摄的图像的数据的比例尺SC部分的比例尺数据及测量对象部分的对象数据的提取等。首先，摄像装置11(参考图1)拍摄如图2A所示位置(角度及范围)的立体对象物CO，得到整体的图像。然后，为用获取的立体对象物CO图像数据进行尺寸测量的处理，由CPUlO (参考图1)进行多个部分图像的分割。如图2A中拍摄的立体对象物CO图像，CPUlO判断根据图像数据，将建筑物立体对象物CO的轮廓部分的棱线RD作为部分图像分别分割时的边界，沿着棱线RD，将立体对象物CO的正面部分图像0G1、侧面部分图像0G2和顶部部分图像0G3这三个部分分离并分割。也即，该图像的分割处理，通过CPUlO对棱线RD进行判断，可自动进行。通过以上处理，分割了如图2B所示正面部分图像OGl和图2C所不的侧面部分图像0G2。此时,分割的正面部分图像0G1、侧面部分图像0G2至少分别包括一个比例尺SC。如图2B所示的正面部分图像OGl中，附带了两个比例尺SC。据此，正面部分图像OGl和侧面部分图像0G2即可以比例尺SC作为各自的测量标准进行尺寸测量。并且，根据需要，还可对各部分图像进行进一步分割。为了可以测量出尺寸，分割的图像全都必须至少包含一个以上的比例尺SC。为了可在包含以上比例尺SC的状态下分割图像，图像处理装置100的CPUlO从预先保存了数据的存储装置12读出比例尺SC的形状尺寸，在分割处理时一起通过模式识别判断分割的部分图像中是否含有比例尺SC。以下参考图2B说明一个部分图像的尺寸测定的处理步骤。前提是，作为对象的正面部分图像OGl中，存在两个测量标准，即两个比例尺SC。此时，这两者都可以作为尺寸测量的标准，并且，可以通过这两个比例尺SC确定部分图像OGl的正面。如上所述，图像处理装置100的存储装置12预先存储测量构件比例尺SC的相关信息，存储的信息中，根据比例尺SC正面方向相关的形状等信息，计算出正面部分图像OGl中实际存在的两比例尺SC的歪斜(变形)情况，并根据计算结果判定此为哪种程度的倾斜姿势，从正面方向看到的状态需要哪种程度的补正。并且可根据该计算结果，判定正面部分图像OGl的正面朝向。另外，图2B所示的正面部分图像OGl是分割前从稍微正面拍摄的图像，两比例尺SC的歪斜比较小，必要的补正量也较少。面图2C所示侧面部分图像0G2不是从正面拍摄,其上的两比例尺SC的歪斜较大，必要的补正量也较多。另外，基于比例尺SC判定的正面部分图像0G1、侧面部分图像0G2和顶部部分图像0G3的倾斜情况即判定正面方向的具体方法有很多，此处举出一例，通过判定包含图像的面的法线向量的方向，判定正面方向。具体而言，如图2A等所示，正面部分图像OGl，在预先拍摄时把两比例尺SC贴在正面部分图像OGl的面内，使其正交方向作为较长的方向，以这些方向作为标准，特定出包含部分图像OGl的平面相对的法线向量，以此法线向量的方向，可判定出正面部分图像OGl的正面方向。如图2B、2C，其他侧面部分图像0G2和顶部部分图像0G3也同样可以根据面内较长方向正交的两个比例尺SC特定其正面方向。另外，图2B中的Z方向为法线向量的方向，图2C中的X方向为法线向量的方向。回到图2B，如上对于确定了正面方向的正面部分图像0G1，可根据两个比例尺SC测量各部分的尺寸。具体的测量方法如下。考虑采用根据各比例尺SC分别进行测量的结果进行加权后的值。通常，基于比例尺SC的图像尺寸可正确测量和预测靠近比例尺SC位置的部分。因此，对于图像的各部分，通过选择相对较近的比例尺SC测量的尺寸值，可以更加正确地进行尺寸测量。如图2B所示，图像范围中，处理的对象与所有的范围，S卩，应测量尺寸的范围，如立体对象物CO的整个正面，S卩，整个的正面部分图像0G1，根据图像上各部分与两比例尺SC在图像上距离情况进行与两比例尺SC的测量结果对应的加权，作为尺寸数据即尺寸信息。如图2B所示图像中，列举了测量了尺寸的对象如窗部WP和门部DP。如图示，其中左边的比例尺SC对于窗部WP的位置相对较近，而右边的比例尺SC对于窗部WP的位置相对较远。此时，最终得到的窗部WP的尺寸更强烈反映了基于左边比例尺SC测定的尺寸。而门部DP与左边比例尺SC和右边的比例尺SC的距离差不多，这种情况下，最终得到的门部DP的尺寸，是对基于两比例尺SC测定的尺寸进行平均后得到的值。另外，包含于正面部分图像OGl的各部分，进行尺寸测量的对象仅为窗部WP或门部DP时，可将包含窗部WP和窗部WP附近粘贴的比例尺SC的第一图像区域Zl作为处理对象，或是将包含门部DP和门部DP附近粘贴的比例尺SC的第二图像区域Z2作为处理对象。若存在至少包含一个比例尺SC的部分对象图像，则可进行尺寸测量。关于以上图2B的情况，从图2A中分割的多个部分图像中，将正面图像或略正面部分图像OGl作为测量处理的对象，为了成为面朝较为正面方向的状态所需的补正较少，然而如图2C所示，图2A中分割并非从正面而是从侧面拍摄的面即侧面部分图像0G2时，侧面部分图像0G2变为斜方向纵深的图像，对图2C的侧面部分图像0G2补正相应的部分，为得到如图2D所示从正面看到的状态图像，需要相当一部分量的补正。尤其是，拍摄的图像为二维(平面)图像时，因此有时很难正确测量出侧面部分图像0G2倾斜的纵深方向的尺寸。与此相对，本实施例的一个情况，图2C中，作为尺寸测量标准的两比例尺SC也朝着纵深方向变形了，并在该状态下进行了拍摄。因此，通过将此倾斜状态的比例尺SC作为标准进行尺寸测量，即使如图2C所示的倾斜方向的图像，也可以较为正确地进行尺寸测量。此时，根据场合，利用两比例尺SC的互相垂直相交，可以确定包含侧面部分图像0G2的面的法线向量的方向即正面方向。并对多个比例尺SC的测量结果进行相对加权，结果可作为尺寸数据即尺寸信息。甚至可以如图2C所示，测量对象若为长方形的嵌入式窗子FW，则分别测量嵌入式窗子FW的一部分与包含至少一个比例尺SC的第三、四图像区域X1、X2的尺寸，通过拼接测量结果，也可以测量一个长方形嵌入式窗子FW的尺寸。具体来说，首先，将图2C中作为标准的比例尺SC的刻度和倾斜情况作为标准，进行嵌入式窗子FW等各部分的尺寸测量，生成构成侧面部分图像0G2的嵌入式窗子FW等各部分的长度和面积等尺寸信息。此时，也检测出图2C所示状态的侧面部分图像0G2的倾斜情况，计算出必要的补正量。通过以上步骤，可基于生成的尺寸信息及必要的补正量，通过重新构成侧面部分图像0G2朝向正面状态的图像，形成如图2D所示的图像。另外，图像的重新构成，如图2D所示，也可以是去掉了比例尺SC的部分图像的状态。图2B中可得到正面即X方向和Y方向相关尺寸的信息，图2C中可得到侧面即Y方向和Z方向相关尺寸的信息。并且，通过拼接图2B和图2C中的尺寸信息，可得到X方向、Y方向及Z方向相关尺寸的信息。使用这些信息，可以得到特定立体对象物CO的立体形状的一部分数据。即，通过综合这些尺寸信息，可以构筑立体形状的数据。以下参照图3的数据生成工序的流程图，说明获得尺寸信息和基于已获取的尺寸信息数据获得立体形状数据的步骤。首先，图像处理装置100的图像数据接收单元Ila接收如上通过摄像装置11拍摄的作为拍摄对象的立体对象物CO的图像数据(步骤SI)。然后，图像处理装置100的CPUlO从图像数据接收单元Ila接收到的立体对象物CO的图像数据自动分割正面部分图像OGl等对象图像，并获得图像数据，其中包含了作为尺寸测量对象的对象数据(步骤S2)。然后，从步骤S2中分割的图像数据，分别提取比例尺SC相关的比例尺数据和对象数据(步骤S3)。例如，对于比例尺数据，确定出比例尺SC的种类并识别刻度的单位和外形形状等，对于对象数据，从图像分割作为对象部分的形状，并确定对象范围。例如确定从正面部分图像OGl到窗部WP和门部DP。另外，关于该对象的确定，可以根据预先设定，由CPUlO自动进行，也可以介入运算符，即通过肉眼判断对象的特定。然后分析步骤S3中提取的对象数据(步骤S4)。具体来说，可以对照提取的比例尺数据对应的对象数据，并且基于特定对象部分形状等的比例尺数据，测量各对象数据的尺寸。如上所述，根据图2C的侧面部分图像0G2而生成了尺寸信息。因此，从平面写真图像得到了尺寸信息数据。并且，可根据获取的尺寸信息来补充图像数据。也即，基于从侧面部分图像0G2生成的尺寸信息及补正量，可以生成已补正的正面图像(如图2D所示)，例如显示装置13 (参考图1)显示的图像。然后，CPUlO根据需要重复进行几次上述S3 S4的运行步骤(步骤S5:No)。例如图2A所示，分割正面部分图像0G1、侧面部分图像0G2、顶部部分图像0G3这三个时，需要分析各部分图像，至少需要重复进行3次以上的运行。在步骤S5中，判断所有的数据分析结束时(步骤S5:Yes)，CPUlO综合获取到的尺寸信息，生成可确定立体形状的立体形状数据，并将生成的数据保存在存储装置12里(步骤S6)。另外，存储装置12也保存了从根据需要反复进行的步骤SI S4的运行中获取到的各部分的尺寸信息。此时，各图像的图像数据和与其对应的各部分的长度和倾斜情况的尺寸信息成为一套信息。也即，像素数与倾斜情况相应的尺寸可以进行换算。因此，可直接计算出各图像的各部分尺寸。如上所述，与本实施例有关的图像处理装置100中，作为摄像单元的摄像装置11将作为测量构件的比例尺SC与附带尺寸的立体对象物CO —同拍摄。CPUlO根据摄像装置11拍摄并由图像数据接收单元Ila接收的图像数据中关于比例尺SC信息的比例尺数据，通过测量对象数据，可以获取到对象部分的正确尺寸。因此，在进行建筑物的改建时，可以根据摄像装置11获取到的写真图像，简便且正确地求出所需的改建场所的数据。并且，也可以根据步骤S6中生成的立体形状数据显示出立体图像。如上所述，在基于多个图像生成一个立体对象物CO的尺寸信息时，为了对测量时以已知比例尺SC的刻度作为绝对准则的数据进行综合，即使各图像之间图像投影时的投射距离不同，作为拍摄状态的物理大小不同，也可以统一整合为一个尺寸信息。
另外，还可以将尺寸信息和基于尺寸信息获取的图像的各部分链接起来。如图2D所示重新构筑的正面图像中，显示装置13(参考图1)的画面上拍摄的图像的一部分可以根据介入了输入装置14的运算符的指令进行区域指定，并根据尺寸信息计算并显示出进行了区域指定的范围的长度和面积等。并且，还可以根据各部分的尺寸信息生成可确定三维形状的立体形状数据。SP，CPUlO可以把根据立体对象物CO的尺寸拍摄的平面图像，转换为立体形状相关的信息。因此，图像处理装置100可以简便且正确地获取到立体对象物CO的尺寸相关的数据。从图2A所示的位置(角度和范围)拍摄的立体对象物CO的图像与从其他位置(角度和范围)拍摄的立体对象物CO的图像进行组合时，有时，对于立体对象物CO的拍摄距离或摄像装置11的焦距倍率不同，即拍摄的写真图像的比例尺不统一。而在本实施例中，将每个写真图像附带拍摄的比例尺SC的刻度作为基准，分别进行测量，得到的尺寸信息互相匹配，且为正确的实物尺寸。本实施例中，正面部分图像OGl的各部分图像中，通过平面内互相垂直相交的两个比例尺SC确定的法线向量的方向，作为各部分图像的正面方向，则可以较为简便且正确地确定出部分图像的正面方向，不过，确定部分图像的正面方向的方法并不只限于这一种。例如，作为另一种方法，若可以正确获取一个比例尺SC的倾斜程度，则可基于计算出该比例尺SC的倾斜程度的程序，从而确定部分图像的正面方向。使用两个或以上比例尺SC时，若可确定出表示部分图像正面方向的法线向量的方向，则不必一定配置为互相垂直相交的比例尺。而且，以上步骤是通过法线向量确定出包含部分图像的平面，在作为对象的立体对象物CO的表面为曲面的情况下，对应的图像中，若在多个点求取法线向量，也可确定出作为对象的立体对象物CO的表面曲率。本实施例中，通过棱线RD划分的正面部分图像0G1、侧面部分图像0G2、顶部部分图像0G3均仅由各图像中包含的比例尺来获取尺寸信息，也可将超过棱线RD划分范围的比例尺作为基准的一部分采用。如图4所示，正面部分图像OGl的上部区域Z3作为测量对象时，除了正面部分图像OGl中包含的比例尺SC，位于顶部部分图像0G3中且距离正面部分图像OGl的上部区域Z3较近位置的比例尺SC也可以作为测量该上部区域Z3时的基准添加进来。另外，加权的方法也有多种，如上所述，根据从对象的位置到比例尺的距离进行加权时，可以手动确定加权的程度，例如与距离成反比或与距离的2倍成反比等。实施例2:以下通过图5A-5C，说明本发明的第2实施例相关的图像处理装置。本实施例相关的图像处理装置是第I实施例的变形示例，图像处理装置的结构与图1所示第I实施例的图像处理装置100相同，此处省略了图示及说明。另外，图像处理的步骤，除特别说明的情况外，均与图3的流程图相同。如图5A-5C所示，本实施例中作为对象物的立体对象物CO为圆柱形状。此时，该立体对象物CO的上面TS为圆形的平面，侧面SS为在展开时为长方形的筒状曲面。如图5B所示，上面TS的尺寸测量是在立体对象物CO的表面上适当地贴上比例尺SC，将Y方向作为纵深方向进行拍摄，根据拍摄的图像中的比例尺SC进行测量。与此相对，如图5C所示，以筒状延展的侧面SS的测量，需要在特定的方向粘贴直线形状的比例尺SC，具体来说，沿不凹凸、平坦的Y方向粘贴比例尺SC，以Z方向作为纵深方向进行拍摄，根据拍摄的图像中的比例尺SC进行测量。因此，对有曲面的侧面SS也可以正确的进行测量。如上所述，在本实施例中，图像处理装置100也可以简便且正确地获得立体对象物CO的尺寸相关数据。尤其是本实施例中，对圆筒状的面即有凹凸的侧面SS的测量，通过在沿侧面SS的平坦部分粘贴了直线状、平坦的比例尺SC的状态下进行拍摄，可以维持比例尺SC尺寸的正确性。实施例3:以下通过图6A 6C，说明本发明的第3实施例相关的图像处理装置。本实施例相关的图像处理装置是第2实施例的变形示例，除了测量侧面SS使用的比例尺SC的形状以夕卜，图像处理装置的结构和图像处理的步骤等与第2实施例的情况相同，此处省略了图示及说明。如图6A所示，在本实施例中，根据圆筒状的立体对象物CO的侧面SS的形状，采用了十字形的比例尺SC。具体来说，为了测量侧面SS这样的圆筒状的曲面，比例尺SC采用了沿圆弧状方向延伸的第一比例尺SCa和沿直线状方向延伸的第二比例尺SCb在中心十字相交的形状。即比例尺SC是直线形状和曲线形状的组合。如图6A的立体对象物CO，预先得知其形状为圆筒形时，根据该形状采用十字形的比例尺SC，可以更加准确地进行尺寸测量。并且，此时在图像处理装置100 (参考图1)中，预先导入了十字形比例尺SC的相关信息，从图像数据将十字形比例尺SC的图像作为比例尺数据提取时，可以自动、快捷且可靠地进行识别。通过重新构筑从图6A所示位置拍摄的立体对象物CO的侧面SS的图像数据，即制作已补正的补正图像，可以得到图6B所示展开的侧面SS的图像。此时，侧面SS的两端，如箭头AR所示，在立体对象物CO周围即侧面SS整体里，根据已拍摄范围即表面一半的范围，可以重新构筑图像。另外，如图6C所示，作为适应圆筒状的侧面SS形状的比例尺SC的另一个例子，也可以采用沿圆弧状方向延伸的第三比例尺SCx和沿直线状方向延伸的第四比例尺SCy组合而成的形状。另外，如图7所示，作为具有圆筒形以外形状的立体对象物CO的一例，也考虑到了球体。此时，如图所示，十字形比例尺SC由第一比例尺SCa和第二比例尺SCb沿圆弧状方向分别延伸而构成，可以更加准确地测量尺寸。另外，在此例中，比例尺SC为十字形，即从中心向上下左右四个方向延伸，也可以加上更加倾斜的四个方向而成为向八个方向延伸的形状。如上所述，在本实施例中，图像处理装置100也可以简便且正确地获得立体对象物CO的尺寸相关数据。尤其是本实施例中，对各种形状的平面测量，也可以保证尺寸的正确性。实施例4:以下，通过图8说明本发明的第4实施例相关的图像处理装置。本实施例相关的图像处理装置是第I实施例的变形示例，图像处理装置的结构与图1所示第I实施例的图像处理装置100相同，此处省略了图示及说明。如图所示，拍摄对象为贴了瓷砖的墙壁这种平面对象物PO，从平面对象物PO的整体图像分割的第一、二、三部分图像D1、D2、DX等作为处理对象。像这样，围上同一形状的瓷砖TL的形状作为处理对象时，根据比例尺SC测定的部分图像的尺寸信息，可以补充不包含比例尺SC、未测量的部分图像的数据。在本实施例中，数据生成单元CPU10(参考图1)通过生成补充数据，可以更加迅速地获得尺寸信息。如图8所示，以下举例进行说明通过获得的附带比例尺SC的(被测量部分)第一部分图像Dl和第二部分图像D2的尺寸信息来得到未附带比例尺SC的(被测量部分以外的部分)第三部分图像DX的图像尺寸信息。以下参照图9的流程图，说明平面对象物PO获得尺寸信息的工作示例。首先，图像处理装置100的CPUlO (参考图1)接收拍摄平面对象物PO的图像数据(步骤SI)。然后，从平面对象物PO的图像数据中自动分割第一部分图像D1、第二部分图像D2或第三部分图像DX等的对象图像，获得包含尺寸测量等对象数据的图像数据(步骤S2)。步骤S2的图像分割是自动分割像第三部分图像DX这样不包含比例尺SC的图像。然后，CPUlO对于步骤S2分割的多个部分图像，分别判断是否包含比例尺S2(步骤SJ)。再次，在步骤S2分割的部分图像中，从判断有比例尺SC的图像数据中，分别提取比例尺SC相关的比例尺数据和对象数据(步骤S3)。然后，分析步骤S3中提取的对象数据(步骤S4)。CPUlO根据需要重复进行上述步骤S3 S4的运行(步骤S105:No)。即分析像第一部分图像D1、第二部分图像D2这些判断为有比例尺SC的所有部分图像的数据。在步骤S 4判断对于有比例尺SC的部分图像的所有数据分析结束时(S105: Yes), CPUlO基于从部分图像DI等获取到的尺寸信息，制作像第三部分图像DX这些判断为无比例尺SC的图像的补充数据(步骤S106)。补充数据的制作方法有多种，如图9所示同一形状的瓷砖TL形成的壁面的情况，将第一部分图像Dl和第二部分图像D2包含的第一瓷砖TL1、第二瓷砖TL2和第三部分图像DX包含的第三瓷砖TLX进行模型匹配，根据从第一部分图像Dl和第二部分图像D2获取到的第一瓷砖TLl、第二瓷砖TL2的尺寸信息，可以测量出第三瓷砖TLX的尺寸。此时，像第一瓷砖TLl和第二瓷砖TL2这样，根据在距离比例尺SC较近的地点以较高的精度测量的尺寸信息，对第三部分图像DX的第三瓷砖TLX进行测量，因此可以较为简便地获得高精度的尺寸信息。存储装置12保存从以上步骤得到的各部测量的尺寸信息。如上所述，在本实施例中，通过图像处理装置可以简便且正确地得到平面对象物PO的尺寸相关数据。尤其是在本实施例，根据获得尺寸信息的被测量部分的图像数据，可以制作出未获得尺寸信息的被测量部分以外部分的图像数据的补充数据，也即，根据已测量部分的数据补充未测量部分的数据，可以更加快速地获得尺寸信息。并且，在本实施例，即使像贴了瓷砖的墙壁这种平面对象物PO的某处很难配置比例尺SC，也可以在保持其他地方尺寸一定程度的精度的同时，对其进行预测。实施例5:以下，通过图10说明本实施例的相关的图像处理装置200。本实施例相关的图像处理装置200是第I实施例的变形示例，同名的设备等省略了对其功能的详细说明。如图10所示，本实施例中的图像处理装置具备CPU10、摄像单元即摄像装置11、存储装置212、显示装置13、输入装置14、总线50等。尤其是存储装置212中，具有CAD程序存储单元212a。CAD程序存储单元基于CAD数据，保存可实现立体结构的图像表示等的程序。也即，图像处理装置具有基于CAD程序可实现CAD图像的构筑和改造的CAD系统。存储装置212可存储各种信息，具有保存CAD数据的区域。CPUlO进行CAD相关数据和程序的读取等操作。
除上述之外的其他实施例中，原则上是通过图像处理装置的自动分割进行图像的分割，也有无法进行或不进行图像的自动分割的情况，典型的例子是通过肉眼判断手动分割图像。在本实施例中使用了 CAD数据，自动分割一部分图像或全部图像，换言之，通过介于完全自动分割和完全手动分割之间的方法进行图像分割的处理，从而获取尺寸信息。为分割而保存的CAD数据，存储在存储装置212中，但由于种类较多，不限于成品的数据，例如，也可以设想为包含手写的数据的情况。并且这里的CAD数据，不仅为长度这种单纯数值的数据，还包含了例如对象是平面还是球面这种形状和其他各种附加信息。以下参照图11的流程图，说明通过该图像处理装置获得尺寸信息的一个运行示例。在此处，若是将如图2A的建筑物立体对象物CO这样的拍摄对象的外壁、窗部或相当于棱线的外观构造的各部分相关CAD数据预先存储在存储装置212中，则可根据需要读取出该CAD数据。首先，本图像处理装置的CPUlO接收拍摄的拍摄对象图像数据(步骤SI)。然后，从拍摄对象的图像数据自动分割正面部分图像OGl等作为对象图像的部分图像，获得包含尺寸测量对象数据的图像数据(步骤S202)。在步骤S202，CPUlO基于存储装置212保存的各部分的CAD数据，自动分割对象图像。即CPUlO基于CAD系统的CAD数据，从已获取的图像数据中，划定应生成如图2A的建筑物墙壁、屋顶和窗部等尺寸信息的对象范围。再次，从步骤S202中分割的图像数据分别提取出比例尺SC相关的比例尺数据和对象数据(步骤S3)，并分析在步骤S3提取的对象数据(步骤S204)。在步骤S204中，CPUlO也分析基于CAD数据提取的对象数据。接着，CPUlO根据需要重复进行上述步骤S3、S204的运行(步骤S5:No)。例如，在步骤S204中，判断所有的数据分析结束时(步骤S5: Yes), CPUlO综合获取到的尺寸信息，已综合的数据保存在存储装置12中(步骤S206)。如上所述，本实施例中的图像处理装置，可以从立体对象物即拍摄对象的平面图像中获取到必要的信息。尤其是在本实施例中，基于CAD数据，可以快速准确地自动分割应进行尺寸信息处理的部分图像。实施例6:以下通过图12A 12F，说明本实施例相关的图像处理装置。本实施例相关的图像处理装置是第I实施例的变形示例，图像处理装置的结构与图1所示第I实施例的图像处理装置相同，此处省略了图示及说明。图像处理的步骤与图3的流程图所示情况相同。图12A表示了本实施例的拍摄对象即立体对象物CO，图12B和12C表示了立体对象物附带比例尺的状态，图12D 12F是为说明图像处理相关步骤的概念图。如图12A所示，作为对象物的立体对象物CO是路面RO这样有起伏的凹凸物体，此处的目的是正确测量有凹凸的路面RO的长度即距离。因此，如图12B所示，作为测量基准的比例尺SC沿立体对象物CO的凹凸形状发生了变形，也即，其具有可变形为曲线形状的可塑性、灵活性的特点。在这种状态下，如图12C所示以从+Y方向向XZ方向为正面的方向拍摄附带比例尺SC的立体对象物CO时，拍摄的图像未考虑从平面向Y方向的纵深即凹凸部分，因此路面RO的长度尺寸不正确。而在本实施例中，通过以具有可塑性的比例尺SC作为基准进行图像转换的处理，可以量取到路面RO的正确长度。以下参考图12D-12F，对本实施例中的图像转换处理进行概念性的说明。图12D为图12B所示路面RO的凹凸处配置的比例尺SC，图12E及图12F为将比例尺SC和路面RO拉直的状态。例如，直线状的比例尺SC，以在表面SF设置的等间隔的刻度为基准，比例尺SC从如图12B所示的状态换算为如图12E所示状态的假想的比例尺SCM，即可得到如图12F所示的假象的图像MG，作为与立体对象物CO对应的对象物。此时，在图12F中，可根据图12B中与立体对象物CO对应的假象的图像MG和与比例尺SC的图像对应的假象的比例尺SCM，正确地量取到路面RO的长度。如上所述，在本实施例中也可简便且正确地获取到立体对象物CO的尺寸相关数据。尤其是本实施例对于如路面RO这样的凹凸部分的长度测量，通过沿凹凸部分使用可配置的比例尺SC，来保证量取尺寸的正确性。以上结合各种实施例对本发明进行了说明，然而本发明并不仅限于上述各实施例。例如在第I实施例中，测量构件为直线形状、曲线形状或这两者的组合形状的比例尺SC，如果是可测量尺寸的已知形状种类，则可适用于除本实施例以外的形状的测量构件，例如圆形或四角形等。具体而言，如图13所示有多个尺寸但彼此相似的图形PA(如图示的四角形)，各图形的尺寸也可以使用已知的一个图形作为测量构件，代替有刻度的直线状比例尺SC。在第I实施例中，作为捕捉图像倾斜程度的方法，如图2A所示，比例尺SC为直线形状的长方形，通过将其形状和倾斜程度等信息预先输入图像处理装置中，可以基于已知的比例尺SC的信息掌握各部分图像的状态，进行尺寸测量即可生成尺寸信息。这只是其中的一个例子，也可以通过其他方法测量倾斜程度。如在第5实施例中，有CAD数据的情况下，也可以据此捕捉到倾斜程度。如第3实施例中所述，预先得知对象物形状的一些信息，并使用适用该形状的比例尺SC时，符合该形状需准备多个比例尺SC。因此，为了识别多个比例尺SC的形状种类，可在图像处理装置中预先输入信息。并且，不限于第3实施例，使用直线状比例尺SC时，若使用大小不同的多个比例尺，为迅速识别出这些比例尺SC，最好预先输入信息。因此，在图像处理装置的存储装置中，对于多个比例尺的形状，可以考虑预先进行模式识别的方法。其他方法还有比如在多个比例尺SC里分别规定文字、记号、图像或这些的组合物，然后进行编码，存储到存储装置里，由此可以迅速识别处理图像处理装置的比例尺SC。除了以上完全自动分割图像和完全手动分割图像之外，也可以利用CAD进行图像分割，这些均可根据对象图像的品质进行适当的调整。并且，此时，关于多个比例尺SC可以怎样重叠，也可以自动确定和手动逐一设定适用范围(指定区域)和重叠的程度等。但无论在哪种情况下，作为绝对基准，是指测量构件即比例尺SC必须能够从图像数据分割并获取信息。并且上述图像处理装置中附带有摄像装置11或可以装卸的装置，不过若可掌握与比例尺SC—起导入的所谓必要的图像数据，摄像单元在图像处理时就并非必须的要素了。因此，如图14所示变形示例中的图像处理装置300，摄像装置311不作为该图像处理装置300的一部分，而是单独存在，图像处理装置300仅具有图像数据接收单元311a就可以获取图像数据。
权利要求
1.一种图像处理装置，其特征在于包括:图像信息接收单元和数据生成单元，所述图像信息接收单元接收对象物及与其一起拍摄的可测量尺寸的测量构件的图像数据；所述数据生成单元基于测量构件的测量对所述图像信息接收单元接收的图像数据进行计算并生成对象物的长度、面积和体积中至少之一项的尺寸信息。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于:还具有将所述对象物与所述测量构件一起拍摄其图像数据并将该图像数据发送给所述图像信息接收单元的摄像单元。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其特征在于:所述测量构件位于所述对象物内。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于:所述测量构件至少位于所述对象物的平坦部分和凹凸部分之一处。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像处理装置，其特征在于:所述数据生成单元还可根据测量构件的测量生成的对象物的一部分的尺寸信息对该对象物除被测量部分以外的部分的尺寸信息生成补充数据。
6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于:所述测量构件为具有直线形状、曲线形状和直线与曲线的组合形状之一的比例尺。
7.根据权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于:还设有CAD系统，该CAD系统中包含对应对象物预先输入的对象物各部分相关的CAD数据，所述数据生成单元根据该CAD系统的CAD数据划定应生成图像信息接收单元接收到的图像数据中的对象物的尺寸信息。
8.一种图像处理方法，其特征在于包括以下工序:图像信息接收工序，接收对象物以及与其一起拍摄的可测量对象物尺寸的测量构件的图像数据；数据生成工序，根据上述图像信息接收工序接收到的图像数据并以测量构件进行测量，计算并生成所述对象物的长度、面积和体积至少之一项尺寸信息。
全文摘要
本发明公开了一种图像处理装置及图像处理方法，该图像处理装置包括图像信息接收单元和数据生成单元，图像信息接收单元接收对象物及与其一起拍摄的可测量尺寸的测量构件的图像数据；数据生成单元对图像信息接收单元接收的图像数据进行计算并生成对象物的长度、面积和体积等尺寸信息。该图像处理方法的数据生成工序，能以图像信息接收工序接收的图像数据中包含的测量构件为基础，较为简易且正确地生成对象物的尺寸信息，并估计对象物的长度等尺寸。获得尺寸信息后，可以在确保正确尺寸的基础上，对正面部分进行补充后生成。并且可将拍摄的平面图像生产的尺寸信息作为立体形状的相关信息使用，得出正确尺寸的立体形状数据，并据此构成立体的图像。
文档编号G01B11/00GK103162620SQ20121041433
公开日2013年6月19日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者门洪涛 申请人:苏州比特速浪电子科技有限公司