照片中目标图形面积计算方法及系统与流程

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种照片中目标图形面积计算方法及系统。

背景技术：

镜头畸变实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张，但因为这是透镜的固有特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线)，所以无法消除，只能改善。由于这种镜头畸变，拍出来的照片(尤其是边缘)会发生变形。

在农业应用领域，经常需要从拍摄的试验田照片中求出土壤中水灌溉的面积，由于拍摄时相机的光轴与土壤平面呈一定夹角，因此对于方形的试验田拍出来的照片不是方形，存在近大远小的透视畸变，若直接计算照片中目标图形的面积，则会产生较大的误差。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何准确计算照片中目标图形的面积。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种照片中目标图形面积计算方法，包括步骤：

S1：按相同的拍摄参数分别采集参考图像和目标图像；

S2：对所述参考图像进行矫正得到矫正系数，并按矫正系数对所述目标图形进行矫正；

S3：识别矫正后的目标图像中颜色与背景色不同的目标图形区域，并计算该目标图形区域的面积。

其中，所述参考图像为黑白相间的圆环图，步骤S2包括：

在得到的参考图像中建立平面坐标系，设定圆心为原点(0，0)，以此为中心；

将椭圆畸变的参考图像以原点为圆心还原成无畸变的圆环形图像；

根据变换前后圆环图上同一像素点在坐标系中不同坐标值计算所述矫正系数；

在所述平面坐标系中，将矫正前的目标图像的像素点坐标按矫正系数转换，根据转换后的像素点生成矫正后的目标图像。

其中，所述步骤S3中还包括：识别矫正后的目标图像中的反光区域，并计算反光区域和不同颜色区域面积的和。

本发明还提供了一种照片中目标图形面积计算系统，包括：

图像采集模块，用于按相同的拍摄参数分别采集参考图像和目标图像；

图像矫正模块，用于对所述参考图像进行矫正得到矫正系数，并按矫正系数对所述目标图形进行矫正；

面积计算模块，用于识别矫正后的目标图像中颜色与背景色不同的目标图形区域，并计算该目标图形区域的面积。

其中，所述参考图像为黑白相间的圆环图，所述图像矫正模块包括：

坐标建立模块，用于在得到的参考图像中建立平面坐标系，设定圆心为原点(0，0)，以此为中心；

参考图像还原模块，用于将椭圆畸变的参考图像以原点为圆心还原成无畸变的圆环形图像；

矫正系数计算模块，用于根据变换前后圆环图上同一像素点在坐标系中不同坐标值计算所述矫正系数；

目标图像还原模块，用于在所述平面坐标系中，将矫正前的目标图像的像素点坐标按矫正系数转换，根据转换后的像素点生成矫正后的目标图像。

其中，还包括：反光区域识别模块，用于识别矫正后的目标图像中的反光区域，所述面积计算模块还用于计算反光区域和不同颜色区域面积的和。

(三)有益效果

本发明的方法及系统对拍摄照片进行透视畸变的矫正，矫正后计算目标图形的面积，使得目标图形的面积更准确。

附图说明

图1为本发明的一种照片中目标图形面积计算方法流程图；

图2为参考图像示意图；

图3为本发明的一种照片中目标图形面积计算系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种照片中目标图形面积计算方法，其流程如图1所示，包括：

步骤S1，按相同的拍摄参数分别采集参考图像和目标图像。拍摄参数包括：拍摄角度、物距、像距、焦距及光圈大小。

步骤S2，对所述参考图像进行矫正得到矫正系数，并按矫正系数对所述目标图形进行矫正。由于拍摄时相机的光轴与被摄平面呈一定夹角，因此，拍出的照片会产生近大远小的透视畸变，其中，目标图形的形状也会变形，因此需要将变形的目标图形还原成原来的形状。

步骤S3，识别矫正后的目标图像中颜色与背景色不同的目标图形区域，并计算该目标图形区域的面积。可以通过设置颜色阈值来区别不同颜色，从而识别出目标图形的颜色，根据矫正系数可以将识别出的区域矫正回二维平面的形状，从而得到被拍摄上的目标图像对应区域的实际面积。

如图2所示，参考图像为黑白相间的圆环图，步骤S2包括：

在得到的参考图像中建立平面坐标系，设定圆心为原点(0，0)，具体地，以原点(0，0)为中心，分别选取最大圆环外空白区域的上、下、左、右四个点，而且对称的两个点尽量保持在一条直线上。对参考图像范围内的像素点赋予坐标值为(x，y)，按选取的区域对参考图像划分四个象限，以建立起平面坐标系。即在该平面坐标系中，椭圆畸变的参考图像各像素点的坐标已知。

将椭圆畸变的参考图像以原点为圆心还原成无畸变的圆环形图像。由于参考图像的二维平面图像已知，因此各像素点之间的相对关系是固定的，椭圆畸变的参考图像以原点为圆心还原成无畸变的平面圆环形图像后(可通过拉伸变形进行变换)，任一像素点相对与原点(0，0)可通过在黑白相间环的尺寸位置确定，即能确定任一像素点的坐标。

根据变换前后圆环图上同一像素点在坐标系中不同坐标值计算得到各像素点的横纵坐标值x、y的相对转换关系，即所述矫正系数。例如转换关系可以为转换前后横纵坐标的比值。

在所述平面坐标系中，将矫正前的目标图像的像素点坐标按矫正系数转换，根据转换后的像素点生成矫正后的目标图像。

本实施例中，矫正方式简单，计算复杂度低，且还原准确。

对于计算土壤中水灌溉的面积的应用中，被水灌溉的面积会反光，因此步骤S3中还包括：识别矫正后的目标图像中的反光区域，并计算反光区域和不同颜色区域面积的和。反光区域可通过高光阈值来判断是否为反光区域。

本发明还提供了一种照片中目标图形面积计算系统，如图3所示，包括：

图像采集模块1，用于按相同的拍摄参数分别采集参考图像和目标图像。

图像矫正模块2，用于对所述参考图像进行矫正得到矫正系数，并按矫正系数对所述目标图形进行矫正。

面积计算模块3，用于识别矫正后的目标图像中颜色与背景色不同的目标图形区域，并计算该目标图形区域的面积。

其中，所述参考图像为黑白相间的圆环图，所述图像矫正模块2包括：

坐标建立模块21，用于在得到的参考图像中建立平面坐标系，设定圆心为原点(0，0)，以此为中心。

参考图像还原模块22，用于将椭圆畸变的参考图像以原点为圆心还原成无畸变的圆环形图像。

矫正系数计算模块23，用于根据变换前后圆环图上同一像素点在坐标系中不同坐标值计算所述矫正系数。

目标图像还原模块24，用于在所述平面坐标系中，将矫正前的目标图像的像素点坐标按矫正系数转换，根据转换后的像素点生成矫正后的目标图像。

其中，还包括：反光区域识别模块，用于识别矫正后的目标图像中的反光区域，所述面积计算模块还用于计算反光区域和不同颜色区域面积的和。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。