(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 202210404940.1 (22)申请日 2022.04.18 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市麓山 南路932号 (72)发明人 蒋朝辉　易遵辉　桂卫华　陈晓方　 潘冬　李阳哲　 (74)专利代理 机构 长沙朕扬知识产权代理事务 所(普通合伙) 43213 专利代理师 马家骏 (51)Int.Cl. H04N 5/232(2006.01) H04N 7/18(2006.01) G06N 3/00(2006.01) (54)发明名称 适配目标区域的工业摄像机视场角精准配 置方法及系统 (57)摘要 本发明公开了适配目标区域的工业摄像机 视场角精 准配置方法及系统， 通过对工业摄像机 的成像场景进行定量化描述， 建立工业摄像机的 成像区域模 型， 基于定量化描述的成像场景以及 成像区域模 型， 提出以最小视场角获取完备目标 图像的目标函数， 并设计基于二分 ‑粒子群结合 的启发式求解算法对工业摄像机的视场角 进行 精准配置， 解决了现有工业摄像机视场角难以根 据目标区域进行精准配置的技术问题， 根据刻画 的工业摄像机成像区域与视场角和成像方向之 间的定量关系， 通过算法不断优化调整工业摄像 机的成像方向和缩小视场角， 使成像区域适配目 标区域， 从而获得目标的完备高质量图像， 为相 关行业人员在应用机器视觉技术配置工业摄像 机的视场角提供 可靠指导。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114979464 A 2022.08.30 CN 114979464 A 1.一种适配目标区域的工业摄 像机视场角精准配置方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 对工业摄像机的成像场景进行定量化描述， 所述成像场景至少包括工业摄像机的安装 位置、 成像方向和目标区域； 建立工业摄像机的成像区域模型， 所述成像区域模型用于定量描述工业摄像机在场景 坐标系下的成像区域； 基于定量化描述的成像场景以及所述成像区域模型， 对工业摄像机的视场角进行精准 配置。 2.根据权利要求1所述的适配目标区域的工业摄像机视场角精准配置方法， 其特征在 于， 对工业摄 像机的成像场景进行定量 化描述包括： 以工业摄 像机的光心为原点建立 三维世界坐标系， 获得场景坐标系； 以工业摄像机的光心为原点， 光轴为Z轴， 与工业摄像机图像传感器的长和宽分别平行 的方向为Y轴和X轴建立相机坐标系； 根据场景坐标系变换到相机坐标系时场景坐标系中三个轴的旋转角度， 对成像方向进 行定量化描述； 采用目标区域的轮廓上的离 散点集合对目标区域进行定量 化描述。 3.根据权利要求2所述的适配目标区域的工业摄像机视场角精准配置方法， 其特征在 于， 建立工业摄 像机的成像区域模型包括： 获取工业摄 像机在相机坐标系下的相机成像区域， 所述相机成像区域的计算公式为： 其中， k为工业摄像机图像传感器的长宽比， ω为视场角， (XC、 YC、 ZC)表示相机成像区域 内点的坐标； 根据工业摄像机的成像方向， 对相机成像区域进行坐标变换， 获得工业摄像机在场景 坐标系下的成像区域， 从而获得工业摄 像机的成像区域模型。 4.根据权利要求3所述的适配目标区域的工业摄像机视场角精准配置方法， 其特征在 于， 工业摄 像机的成像区域模型的计算公式为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114979464 A 2其中， k为工业摄像机图像传感器的长宽比， ω为视场角， (XW、 YW、 ZW)表示工业摄像机在 场景坐标系下的成像区域内点的坐标， a1、 a2和a3分别为场景坐标系变换到相机坐标系时场 景坐标系中三个轴的旋转角度。 5.根据权利要求3或4所述的适配目标区域的工业摄像机视场角精准配置方法， 其特征 在于， 基于定量化描述的成像场景以及所述成像区域模型， 对工业摄像机的视场角进行精 准配置包括： 确定视场角精准配置问题的目标函数， 所述目标函数的计算公式为： 其中， ω为视场角， α 为覆盖率， 覆盖率用于表征目标区域被成像的完备度， 且所述覆盖 率的计算公式为： 其中， Ω为目标区域的轮廓上的离散点集合， ΩA为工业摄像机在场景坐标系下的成像 区域， ti(xi yi zi)为目标区域的轮廓上第i个点的坐标， n为整个目标区域的轮廓上点的数 量； 根据所述成像区域模型， 对目标函数进行最优化求解， 从而对工业摄像机的视场角进 行精准配置 。 6.根据权利要求5所述的适配目标区域的工业摄像机视场角精准配置方法， 其特征在 于， 根据所述成像区域模型， 对目标函数进行最优化 求解包括： Step1： 设置初始化参数， 所述初始化参数包括工业摄像机图像传感器的长宽比k、 目标 区域Ω、 视场角上限值ωmax、 视场角下限值ωmin以及迭代次数N的初始值， 其中视场角上限 值代表能够完全覆盖目标区域， 视场角下限值代表由能完全覆盖目标区域到不能完全覆盖 目标区域的临界值； Step2： 利用二分法更新当前的视场角ω， 更新 规则具体为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114979464 A 3