一種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，該方法利用雙目視覺(jué)技術(shù)，將兩個(gè)攝像頭固定于同一方向或不同方向來(lái)自動(dòng)采集家蠶吐絲行為的數(shù)據(jù)。該行為數(shù)據(jù)主要包括家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部吐絲口的運(yùn)動(dòng)速度及軌跡等。利用攝像頭采集家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部運(yùn)動(dòng)的圖像序列，然后根據(jù)采集到的圖像序列求出家蠶吐絲口運(yùn)動(dòng)的三維坐標(biāo),從而可以根據(jù)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)分析出家蠶吐絲的速度和軌跡等行為數(shù)據(jù)，并保存這些行為數(shù)據(jù)。該方法減輕了家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)采集的人工勞動(dòng)量，并提高了數(shù)據(jù)采集的精確性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)自動(dòng)采集領(lǐng)域，具體涉及一種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蠶絲是自然界中最輕最柔最細(xì)的天然纖維，撤銷(xiāo)外力后可輕松恢復(fù)原狀，內(nèi)胎不結(jié)餅，不發(fā)悶，不縮攏，均勻柔和，可永久免翻使用。然而，蠶絲的吐絲速度在不同的家蠶個(gè)體是不同的，并且蠶絲的性能與成絲條件也有關(guān)系，已有研究證明，如果蠶絲是在連續(xù)穩(wěn)定的成絲情況下得到的，其綜合力學(xué)性能可與蜘蛛絲媲美。同樣，家蠶吐絲的軌跡也被認(rèn)為對(duì)蠶絲的理化性能有直接影響，因此，對(duì)家蠶吐絲行為與蠶絲理化性能之間的關(guān)聯(lián)性的研究，將有利于實(shí)現(xiàn)蠶絲理化性能的提升。所以，首先得需要采集家蠶吐絲行為的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集都是利用人手工采集，并且采集的數(shù)據(jù)的精確性還不是很高。為了減輕人工勞動(dòng)量以及提高采集數(shù)據(jù)的精確性，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集將有利于避免這些問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，該方法能夠減輕家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)采集的人工勞動(dòng)量，以及提高采集數(shù)據(jù)的精確性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，在放置家蠶的平臺(tái)上設(shè)置兩個(gè)攝像頭，將攝像頭固定于同一方向或不同方向，利用攝像頭采集家蠶吐絲過(guò)程中家蠶吐絲口的圖像序列，然后對(duì)采集到的圖像序列進(jìn)行處理并利用視差原理求出家蠶頭部吐絲口的三維坐標(biāo)，最后根據(jù)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)分析出家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部吐絲口運(yùn)動(dòng)的速度和軌跡等行為數(shù)據(jù)，并保存這些行為數(shù)據(jù)。
[0006]所述行為數(shù)據(jù)包括家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部運(yùn)動(dòng)的速度、軌跡。
[0007]所述的兩個(gè)攝像頭的放置位置沒(méi)有固定，既可以平行放置，也可以垂直放置，根據(jù)兩個(gè)攝像頭能同時(shí)觀察到目標(biāo)物的最佳位置來(lái)調(diào)整。
[0008]所述的圖像序列的處理主要是利用家蠶吐絲口的顏色信息不同于家蠶身體其他部位的特征，根據(jù)顏色信息從背景中分割出家蠶吐絲口。在分割家蠶吐絲口的過(guò)程中，可以對(duì)圖像序列進(jìn)行去噪等預(yù)處理以便于更好的分割目標(biāo)。如果家蠶吐絲口的顏色與背景或家蠶身體其他部位的顏色特征不明顯，則可以在圖像采集前對(duì)家蠶吐絲口作標(biāo)記，標(biāo)記點(diǎn)的顏色應(yīng)該比較易于區(qū)分，比如:黑色的圓形標(biāo)記點(diǎn)。
[0009]所述的三維坐標(biāo)的求取利用了立體視覺(jué)的技術(shù)，其步驟如下:
[0010]( I )利用兩個(gè)攝像頭同時(shí)采集到的多幅圖像，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)；
[0011]( II )利用攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行畸變矯正，使用數(shù)學(xué)方法消除徑向和切線方向上的鏡頭畸變，得到無(wú)畸變圖像；
[0012](III)分割出家蠶吐絲口，分別提取兩個(gè)攝像頭采集到的家蠶吐絲口的特征點(diǎn)；
[0013]( IV )查找兩個(gè)攝像機(jī)視場(chǎng)中的相同特征，求取匹配特征點(diǎn)的視差；
[0014]( V )最后利用圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和得到的視差值，求出該點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
[0015]所述的家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部吐絲口運(yùn)動(dòng)的速度V可以根據(jù)家蠶吐絲過(guò)程中的前一時(shí)刻和當(dāng)前時(shí)刻t2，以及前一時(shí)刻吐絲口所在的位置S1Oc1, Y1, Z1)和當(dāng)前時(shí)刻的位置S2 (x2, y2, Z2)來(lái)計(jì)算,計(jì)算公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:所述方法是在放置家蠶的平臺(tái)上設(shè)置兩個(gè)攝像頭，同時(shí)采集家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部吐絲口的圖像序列，然后對(duì)采集到的圖像序列進(jìn)行處理，并利用視差原理求出家蠶頭部吐絲口的一系列三維坐標(biāo)點(diǎn)，最后根據(jù)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)分析出家蠶吐絲的速度和軌跡等行為數(shù)據(jù)，并保存三維坐標(biāo)和這些行為數(shù)據(jù)。 所述對(duì)圖像序列的處理是利用家蠶吐絲口的顏色信息不同于家蠶身體其他部位的特點(diǎn)，根據(jù)顏色信息從背景中分割出家蠶頭部吐絲口。 所述的三維坐標(biāo)點(diǎn)的求取步驟如下: (1)利用兩個(gè)攝像頭同時(shí)采集到的多幅圖像，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)； (2)利用攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)對(duì)圖像進(jìn)行畸變矯正，使用數(shù)學(xué)方法消除徑向和切線方向上的鏡頭畸變，得到無(wú)畸變圖像； (3)對(duì)通過(guò)圖像序列處理后分割出的家蠶頭部吐絲口，分別提取兩個(gè)攝像頭采集到的家蠶吐絲口的特征點(diǎn)； (4)查找兩個(gè)攝像機(jī)視場(chǎng)中家蠶頭部吐絲口的相同特征，求取相匹配的相同特征點(diǎn)的視差； (5)最后利用圖像坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系和得到的視差值，求出該點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:所述行為數(shù)據(jù)包括家蠶吐絲過(guò)程中家 蠶頭部吐絲口運(yùn)動(dòng)的速度、軌跡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:所述的家蠶吐絲過(guò)程中家蠶頭部吐絲口運(yùn)動(dòng)的速度V根據(jù)家蠶吐絲過(guò)程中的前一時(shí)刻tl和當(dāng)前時(shí)刻t2，以及前一時(shí)刻吐絲口所在的位置S1Oc1, Y1, Z1)和當(dāng)前時(shí)刻的位置S2 (x2，y2, z2)來(lái)計(jì)算，計(jì)算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:所述的家蠶吐絲的運(yùn)動(dòng)軌跡根據(jù)家蠶吐絲過(guò)程中吐絲口的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:所述的兩個(gè)攝像頭的放置位置既可以平行放置，也可以垂直放置，以兩個(gè)攝像頭能同時(shí)觀察到目標(biāo)物的最佳位置來(lái)調(diào)整。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:在分割家蠶吐絲口的過(guò)程中，對(duì)圖像序列進(jìn)行去噪處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4之任一所述的家蠶吐絲行為數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集方法，其特征在于:如果家蠶吐絲口的顏色與背景或家蠶身體其他部位的顏色特征不明顯，則可以在圖像采集前對(duì)家蠶吐絲口作標(biāo)記，標(biāo)記點(diǎn)的顏色應(yīng)該比較易于區(qū)分。
【文檔編號(hào)】G01C11/00GK103808308SQ201410069217
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王宇俊, 向玉冰, 方燦, 譚艷, 孫亞芹, 胡翔 申請(qǐng)人:西南大學(xué)