(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211014526.6 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 中国计量大 学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区 学源街258号 (72)发明人 曾国瑞　徐茂森　牟介刚　吴登昊　 杨雪龙　谷云庆　周佩剑　吴振兴　 (74)专利代理 机构 南京思宸知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32548 专利代理师 柏梦婷 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 7/30(2017.01) G06T 7/00(2017.01)G06T 7/13(2017.01) (54)发明名称 一种基于双目视觉考虑形体约束的鲸目动 物体长测量方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于双目视觉考虑形体 约束的鲸目动物 体长测量方法， 通过对于目标鲸 目类动物的图像进行收集， 经过一系列的前处理 后， 通过左右视图的立体匹配， 进而获取带有深 度信息的视差图。 进一步地， 通过对鲸目类动物 已标记的形心以及其他主要部位的像素位置提 取， 从而去准确地由视差图获取目标部位的三维 坐标， 本发明还考虑了鲸目类动物的摆尾状态， 并且引入其体态的结构特点对于摆尾幅度进行 估算； 而对于大幅摆尾状态的鲸目类动物， 则基 于姿态点去对目标鲸目类动物进行形体划分， 进 而采用两段计算体长的办法进行体长计算。 由 此， 经过不同的推导即可获取目标鲸目类动物的 体长值。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115311362 A 2022.11.08 CN 115311362 A 1.一种基于双目视 觉考虑形体约束的鲸目动物体长测量方法， 具体步骤如下： 步骤一： 相机的准备以及环境确认， 以便对标定 板以及目标鲸目类动物进行拍照； 步骤二： 对获取的标定图片进行处理， 以便获取相机的各种参数信 息， 同时在获取目标 鲸目类动物的图像后， 对目标图像的左右视图进行直方图均衡化的预处理， 以适当提升图 像亮度； 步骤三： 对直方图均衡化的图像进行双边滤波， 以便去除图像的噪点； 步骤四： 将滤波后的左右视图进行立体匹配操作， 进而获取立体匹配修正后的视图， 同 时也获取到目标的视 差图； 步骤五： 以修 正左视图作基准 为例， 通过Can ny算子进行边 缘提取； 步骤六： 利用提取边 缘的图片进行 形心识别标记； 步骤七： 进行目标部位的像素位置提取， 所指目标位置即为形心、 头前部、 左胸鳍、 右胸 鳍、 左尾鳍、 右尾鳍， 所选取的目标部位经 过前面的预处 理后均为明确位置； 步骤八： 通过视差 图以及步骤七所提取的目标位置的像素位置， 可以便捷地获取目标 位置的三维空间坐标， 获取 的三维坐标则可用于以下 的空间计算， 以便获取目标鲸目类动 物的体长； 步骤九： 获取重点部位的三维坐标后， 首先对于鲸目类动物的游动姿态进行判断， 具体 判断为针对其尾鳍的上 下摆动。 鲸目类动物的形心标记在其表面图像的上部， 鲸目类动物的胸 鳍一般分布在其体 高的 中下部， 通过 形心以及胸鳍约束点q找到姿态点P， 而 姿态点的计算如下公式： 以头部与姿态点连接线作为水平标准， 摆动角γ＝30 °， 当尾鳍相对摆动角γ不大于 30°时， 即不考虑摆动位置关系， 采用近似直线姿态的空间计算， 在此引入头部点以及鳍隔 点进行计算； 当尾鳍相对摆动角γ大于30 °时， 则需要对于计算空间进一步进行分解考虑， 引入头部、 姿态点以及尾鳍相对位置关系进行计算； 步骤十： (1)、 当尾鳍相对摆动角γ不大于30 °时， 即鲸目类动物正常游行摆动， 鲸目类动物 姿 态视作直线姿态 ， 通过视差空间计算 ， 即可获取目标鲸目类动物的体长 ， (2)、 当尾鳍相对摆动角超过30 °时， 引入空间侧面图进行分析。 将鲸目类动物的体长分 为两段计算， 即头部到姿态点段与姿态点到尾鳍段， 而姿态点的计算受鲸目类动物的左右 胸鳍以及形心位置的约束， 鳍隔位置的计算则受左右尾鳍位置的约束， 计算公式已在前面 的步骤中给 出； 步骤十一： 最终， 鲸目类动物体长则以分段 方式进行计算， 即 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115311362 A 2l＝l1+l2。 2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉考虑形体约束的鲸目动物体长测量方法， 其特征在于： 所述步骤一相 机摆放位置在目标鲸目类动物的前上方， 所述步骤二中参数包 括左相机内参矩阵Ml， 右相机内参矩阵Mr， 旋转矩阵R， 平移矩阵T， 左相机畸变distCoe ffL， 右相机畸变distCoef fR。 3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉考虑形体约束的鲸目动物体长测量方法， 其特征在于： 步骤二中采用Matlab 双目标定程序进 行标定， 步骤五 中的Canny边缘检测算子 是一种多 级边缘检测算法， 步骤五中采用OpenCV 平台的SGBM算法进行立体匹配。 4.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉考虑形体约束的鲸目动物体长测量方法， 其特征在于： 所述步骤十中由于鲸目类动物尾鳍发育为水平， 并且鲸目类动物转向主要依 靠胸鳍以及左右尾鳍角度的细致配合， 因此对于鲸目类动物的姿态判断主要针对其尾鳍的 上下摆动。 5.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉考虑形体约束的鲸目动物体长测量方法， 其特征在于： 步骤十中利用鲸目类动物的形心标记在其表面图像的上部且鲸目类动物具有 一定的体高， 直接利用标记的形心作为体态分割的计算点容易增加计算的误差， 而鲸目类 动物的胸鳍一般分布在其体高的中下部， 因此可以考虑引入其胸鳍位置对于形心位置进 行 修正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115311362 A 3