面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法，步骤1：将标定色板放置在待采集图像的农作物处，使得标定色板与地面成0度角并与农作物高度基本平齐；步骤2：控制无人机按照设定的轨迹飞行，采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并存储；步骤3：从无人机采集的图像中找出包含色板的图像，通过图像处理模块获取颜色标定矩阵；步骤4：将由步骤3获得的标定矩阵应用于不包含标定色板的图像，标定所述不包含标定色板图像的色度，完成标定。本发明专利技术能够保证标定颜色的一致性，提高后续图像定量分析的精度，且标定自动化程度高，速度快，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器视觉领域，具体地，涉及一种面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法。
技术介绍
无人机在农业方面应用广泛，如育种，土壤条件监测，营养诊断，病虫害监测，长势监测等，但无人机获取的图像颜色受环境光照条件影响较大，不同时间和场景下得到的图像颜色差异可能很大，给图像定量分析的精度和准确性都带来了困难。大部分相机都内置白平衡系统，相机内部的白平衡系统能在一定程度上补偿光照变化带来的色彩的不一致，但是其作用十分有限，对于图像的定量分析来说远远不够。现有的图像颜色校正方法应用较广泛的有灰度世界算法，完美反射算法，色域映射算法，Retinex算法，还有基于神经网络等的校正算法。其中，灰度世界算法、完美反射算法简单实用，应用广泛，其余算法则比较复杂，这些算法虽然不需要借助外部设备，但是局限性也比较明显。无人机获取的农作物图像由于其特殊性：图像中色彩主题为绿色，且没有白色区域，所以灰度世界算法、完美反射算法都不能应用于农作物图像的颜色的校正。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法。根据本专利技术提供的面向无人机成像色度的快速自动标定装置，包括：相机、相机控制模块、标定色板以及图像处理模块；所述相机通过云台安装在无人机的下方，且所述相机的光轴与地面保持垂直；所述相机控制模块用于控制相机采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并保存；所述标定色板放置在待采集图像的地面区域，高度与农作物基本平齐，且与地面成0度角；所述图像处理模块用于分析包含标定色板的图像，获取对应的标定矩阵，应用该标定矩阵来标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。优选地，所述标定色板的底色为白色，色板上有两个以上已标定RGB值的色块，色块标定环境为色温5400K的自然光源。优选地，所述标定色板的色块包括：圆形，椭圆形，星形，三角形、多边形中的任一种或者任多种。优选地，所述标定色板的色块包括两个区域：色块主体和主体外围区域，所述色块主体为由浓到淡不同程度的绿色，主体外围区域为与绿色构成反差的颜色，包括：红色等；其中的反差是指：能够通过颜色梯度对色块进行识别和分割。优选地，所述图像处理模块，用于测定标定色板中各个色块的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作为对应色块的RGB测量值；图像处理模块根据色块的RGB测量值与该色块的标定值拟合得到标定矩阵，通过所述标定矩阵标定不包含标定该次图像采集得到的色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。根据本专利技术提供的面向无人机成像色度的快速自动标定方法，包括如下步骤：步骤1：将标定色板放置在待采集图像的农作物处，使得标定色板与地面成0度角并与农作物高度基本平齐；步骤2：控制无人机按照设定的轨迹飞行，采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并存储；步骤3：从无人机采集的图像中找出包含色板的图像，通过图像处理模块获取颜色标定矩阵；步骤4：将由步骤3获得的标定矩阵应用于不包含标定色板的图像，标定所述不包含标定色板图像的色度，完成标定。优选地，所述步骤3包括：步骤3.1：分析包含标定色板的图像，测定标定色板中各个色块的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作为对应色块的RGB测量值；步骤3.2：根据色块的RGB测量值与该色块的标定值拟合得到标定矩阵，通过所述标定矩阵标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的面向无人机成像色度的快速自动标定装置与方法引入标定色板，能够消除无人机获取图像颜色受环境光照条件影响；在无人机采集的图像序列中找出包含该色板的图像，并由图像处理模块分析处理包含该色板的图像，得到标定矩阵，将该标定矩阵应用于采集到的其他图像，完成图像的颜色标定，上述方法能够保证标定颜色的一致性，提高后续图像定量分析的精度。本专利技术标定自动化程度高，速度快，具有广阔的应用前景。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术中无人机采集图像和标定色板的整体结构示意图。图2为标定色板示意图。图3为本专利技术提供的面向无人机成像色度的快速自动标定方法的流程示意图。图中：1为农作物；2为色板；201为绿色区域；202为红色区域；3为无人机；4为图像采集相机。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的面向无人机成像色度的快速自动标定装置，包括：相机、相机控制模块、标定色板以及图像处理模块；所述相机通过云台安装在无人机的下方，且所述相机的光轴与地面保持垂直；所述相机控制模块用于控制相机采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并保存；所述标定色板放置在待采集图像的地面区域，高度与农作物基本平齐，且与地面成0度角；所述图像处理模块用于分析包含标定色板的图像，获取对应的标定矩阵，应用该标定矩阵来标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。所述标定色板的底色为白色，色板上有两个以上已标定RGB值的色块，色块标定环境为色温5400K的自然光源。所述标定色板的色块包括：圆形，椭圆形，星形，三角形、多边形中的任一种或者任多种。所述标定色板的色块包括两个区域：色块主体和主体外围区域，所述色块主体为由浓到淡不同程度的绿色，主体外围区域为与绿色构成反差的颜色，包括：红色；其中的反差是指：能够通过颜色梯度对色块进行识别和分割。所述图像处理模块，用于分析包含标定色板的图像，测定标定色板中各个色块的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作为对应色块的RGB测量值；图像处理模块根据色块的RGB测量值与该色块的标定值拟合得到标定矩阵，通过所述标定矩阵标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。根据本专利技术提供的面向无人机成像色度的快速自动标定方法，包括如下步骤：步骤1：将标定色板放置在待采集图像的农作物处，使得标定色板与地面成0度角并与农作物高度基本平齐；步骤2：控制无人机按照设定的轨迹飞行，采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并存储；步骤3：从无人机采集的图像中找出包含色板的图像，通过图像处理模块获取颜色标定矩阵；步骤4：将由步骤3获得的标定矩阵应用于不包含标定色板的图像，标定所述不包含标定色板图像的色度，完成标定。所述步骤3包括：步骤3.1：分析包含标定色板的图像，测定标定色板中各个色块的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作为对应色块的RGB测量值；步骤3.2：根据色块的RGB测量值与该色块的标定值拟合得到标定矩阵，通过所述标定矩阵标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的色度。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，本实施例提供了一种面向无人机成像色度的快速自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向无人机成像色度的快速自动标定装置，其特征在于，包括：相机、相机控制模块、标定色板以及图像处理模块；所述相机通过云台安装在无人机的下方，且所述相机的光轴与地面保持垂直；所述相机控制模块用于控制相机采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并保存；所述标定色板放置在待采集图像的地面区域，高度与农作物基本平齐，且与地面成0度角；所述图像处理模块用于分析包含标定色板的图像，获取对应的标定矩阵，应用该标定矩阵来标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。

【技术特征摘要】
1.一种面向无人机成像色度的快速自动标定装置，其特征在于，包括：相机、相机控制模块、标定色板以及图像处理模块；所述相机通过云台安装在无人机的下方，且所述相机的光轴与地面保持垂直；所述相机控制模块用于控制相机采集包含标定色板的图像以及不包含标定色板的图像，并保存；所述标定色板放置在待采集图像的地面区域，高度与农作物基本平齐，且与地面成0度角；所述图像处理模块用于分析包含标定色板的图像，获取对应的标定矩阵，应用该标定矩阵来标定该次图像采集得到的不包含标定色板的图像，得到所述不包含标定色板的图像的恒常性色度。2.根据权利要求1所述的面向无人机成像色度的快速自动标定装置，其特征在于，所述标定色板的底色为白色，色板上有两个以上已标定RGB值的色块，色块标定环境为色温5400K的自然光源。3.根据权利要求1或2所述的面向无人机成像色度的快速自动标定装置，其特征在于，所述标定色板的色块包括：圆形，椭圆形，星形，三角形、多边形中的任一种或者任多种。4.根据权利要求3所述的面向无人机成像色度的快速自动标定装置，其特征在于，所述标定色板的色块包括两个区域：色块主体和主体外围区域，所述色块主体为由浓到淡不同程度的绿色，主体外围区域为与绿色构成反差的颜色，包括：红色等；其中的反差是指：能够通过颜色梯度对色块进行识别和分割。5.根据权利要求1所述的面向无人机成像色...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成良，孔祥杰，贡亮，张经纬，黄亦翔，袁政，张大兵，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31