[发明专利]一种基于象限的编码标记点设计方法

权利要求书

1.一种基于象限的编码标记点设计方法，其特征是，它包括用于标记点设计的标记图案；用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机；用于采集图像的一个高精度彩色或黑白照相机；

所述的标记图案为正方形块，黑色背景白色图案或白色背景黑色图案，每一标记图中其图案包括3个实心圆，所述的三个实心圆中包含一个大圆和两个大小相同的小圆，所述的大圆位于整个图案的中心，所述的两个小圆一个靠近中心圆，另一个远离中心圆，且这两小圆的圆心分别与中心的大圆圆心的连线相互垂直，并将标记图案被分成4个区域；所述的标记图案内还存在1-4个圆弧，所述的圆弧截取于与中心圆同心的圆环，大小是基圆弧的一倍或两倍，不同的标记图案在圆弧个数、面积、位置上不同，圆弧的位置被划分到4个区域中，所述的基元弧是指定义在单个区域中一个基本大小的圆弧，所要满足的要求是2倍基元弧的圆弧也要落在此区域内。

2.根据权利要求1所述基于象限的编码标记点设计方法，其特征是，它包括如下步骤：

(1)第一步：建立坐标系，划分象限：所述的中心圆圆心为坐标原点O，连接中心圆圆心与远离中心圆的圆心的直线为Y轴，且其正方向为从中心圆圆心指向远离中心圆的圆圆心的方向；连接中心圆圆心与靠近中心圆心的直线为X轴，其正方向为从中心圆圆心指向靠近中心圆的圆心的方向；

(2)第二步：基于落在单个象限的圆弧编码：坐标系建立之后，在每个象限中，若圆弧大小为2倍基元弧，编码为11；若圆弧大小为1倍基元弧，则按顺时针方向编码，存在1倍基元弧的情况下编码为1，不存在1倍基元弧的情况下则为编码为0；当不存在圆弧时则编码为00；

(3)第三步：基于整个图案进行的编码：各象限以步骤2的方法编码后，再以第一象限为起点，按顺时针方向将各分段编码依次从高位排到低位排列；

(4)第四步：为验证所设计的基于象限编码标记图案进行编码的可行性的准备，提取标记图案：对标记图案编码是否可行关键在于对单幅图像编码是否可行，利用所述的高精度数码相机对贴有标记图案的物体进行拍摄得到含有标记图案的图像，利用计算机算法首先对所述的图像进行二值化的图像处理，再从图像中提取出存在的标记图案；

(5)第五步：图像矫正，将所述的提取出的标记图案进行比例缩放：所述的设计好的标记图案中心圆圆心与远离中心圆的圆圆心的距离与中心圆圆心与靠近中心圆的圆心的距离的真实比值为K，拍成图像之后两个距离的比值是m，又图案比例缩放是在Y轴方向上是保持不变的，在X轴方向上放大F倍，则有成立，即任意一个原坐标为(x，y)的点与经缩放之后的坐标(X，Y)之间的关系满足：

Y＝y

X＝F×x。

3.根据权利要求2所述的基于象限的编码标记点的编码思想，通过计算机算法实现对权利要求2所述的标记可行性的准备后的标记图案进行编码，其特征是，它包括如下步骤：

(1)第一步：图案编码主要是利用了外层圆环弧的个数、长度和位置信息，找到所有外层圆环弧的中心位置；

(2)第二步：计算所有外层圆环弧与中心圆的周长比；

(3)第三步：判断各圆环弧所在象限；

(4)第四步：根据各圆弧所在的象限，按照权利要求书2所述的方法进行编码。