(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 20221082795 3.X (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 王爱增　徐振兴　赵罡　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06V 20/00(2022.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种面向机械零部件的个性化2D数据集构 建方法 (57)摘要 本发明公开了一种面向机械零部件的个性 化2D数据集构建方法， 以常用三维建模软件 Solidworks为基本系统， 利用其相机模块， 合理 设定相关参数， 实现多类别、 多位姿零部件图像 自动采集， 且渲染图像与实拍图像中零件轮廓高 度一致， 完成工业零部件图像数据集的构建， 改 善现有数据集构建技术于成像效率、 操作便捷 性、 相机基准姿态设置准确性及零件模型格式兼 容性等方面的不足和缺陷。 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 CN 115033998 A 2022.09.09 CN 115033998 A 1.一种面向机 械零部件的个性 化2D数据集构建方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 采集待拍摄零部件信息， 包括 零部件模型名称和零部件 模型边界框尺寸； 步骤2： 设定虚拟相机参数， 根据实际相机的相关参数， 获得虚拟相机参数之间的相关 参数约束关系， 根据相关参数约束条件利用虚拟相机模拟实际相机； 步骤3： 根据零部件信 息建立位置选取规则， 根据位置选取规则设定位置参数模拟空间 中的各个位置； 步骤4： 设定光源组合和背景图片， 通过笛卡尔坐标或经纬坐标设定光源所在方位， 模 拟实际拍摄环境； 步骤5： 利用虚拟相机在模拟空间和模拟 实际拍摄环境中， 拍摄零部件模型在不同位姿 和环境下的图像， 获得虚拟拍摄结果， 对虚拟拍摄结果进行图像采集， 获取虚拟图像构建数 据集。 2.根据权利要求1所述的一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法， 其特征在 于， 所述步骤2中， 虚拟相机参数包括工作距离、 视野范围和 视角， 实际相机的工作距离、 视 野范围和视角的表达式分别为： Wd＝|tzw|                  (1) 其中， Wd为工作距离； Fov(w,h)为水平或竖直方向的视野范围； θ 为相机视角； tzw为图像标 定所得平移矩阵中的Z向分量； f为镜头焦距； Ts(w,h)为相机靶面水平或竖直方向的尺寸； Tsh 表示相机靶面竖直方向的尺寸； 实际相机的实拍图像中每 个像素代表的物理距离表达为式： 结合相机成像条件中工作距离与焦距间的基本限制， 相关参数约束关系如式(5)所示： 其中， P(w,h)为图像水平或竖直方向的像素 数。 3.根据权利要求1所述的一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法， 其特征在 于， 所述步骤5中， 通过显示屏截图截 取虚拟相机拍摄结果中一个区域作为虚拟摄像系统采 集的虚拟图像； 将虚拟相机成像视口缩放到Wvc×Hvc， 截取的图像大小为Wend×Hend， 且零部 件在图像中的占比为rpart； 零部件水平方向或竖直方向的最大尺寸 为Lmax； 则零部件在任一方向上 所占最大比例的计算公式为： 将式(2)代入式(6)中， 得：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115033998 A 24.根据权利要求1所述的一种面向机械零部件的个性化2D数据集构建方法， 其特征在 于， 所述步骤5的具体实现过程 为： 步骤51： 固定虚拟相机参数中的相机类型、 相机目标点和相机视野， 根据模拟空间改变 虚拟相机位置； 相 机目标点选为零部件模型边界框的中心， 虚拟相 机位置和 零部件模型位 置均通过笛卡尔坐标系下的坐标 数值确定； 步骤52： 零部件模型根据虚拟相机的拍摄距离对应一个测定空间， 将测定空间通过若 干经纬线 进行划分， 划分所 得若干交点作为习惯拍摄位置； 步骤53： 设定变动范围作为半径在习惯拍摄位置处构建变动球 体空间； 步骤54： 平行于基本拍摄平面的空间平面将变动空间分为两个半球， 以上下半球中的 三棱锥中除底面外所有棱边的中点作为习惯拍摄点， 在每个习惯拍摄点拍摄零部件模型的 图像。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115033998 A 3