[发明专利]在图像中搜寻鞍点状结构并测定其信息的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求于2012年10月31日提交的序列号为NO.61/721,012，题为“在图像中搜寻鞍点状结构并测定其信息的系统和方法”的美国临时申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种机器视觉系统，且更特别地，涉及一种用于在捕获的图像中搜寻并解码基于ID信息的符号的视觉系统。

背景技术

执行测量、检验、校直物体和/或对符号代码或标记（如一维（1D）和二维（2D）DataMatrix 条形码、QR码，DotCode等——又称为“ID”）进行解码的视觉系统广泛应用于各种应用和工业中。这些系统基于图像传感器（又称“成像器”）的使用，所述图像传感器捕捉对象或物体的图像（通常为灰度级或彩色的，且为一维、二维或三维的），并利用机载或互连的视觉系统处理器对捕获的图像进行处理。该处理器一般包括处理硬件和非暂时性的机算机可读的程序指令，所述程序指令执行一个或多个视觉系统过程，基于经处理的图像信息产生所需输出量。该图像信息通常提供于一阵列的图像像素内，每个像素都具有多种彩色和/或灰度级强度。以ID读取器（在本文中亦称“相机”）为例，用户或自动化程序获取包含一个或多个条形码、二维码或者其它ID类型的物体的图像。对图像进行处理以识别代码要素，然后通过解码程序和/或解码处理器对该图像进行解码，来获得该代码所表示的固有数据。该数据可为字母数字或者其它数据类型。

当解码ID时，一个任务是需要快速地搜寻到整个图像中很有可能包含类似这种ID要素的区域。该“ID搜寻”程序可执行进一步的过程，如集中于似乎包含可能的ID目标的区域的ID解码，所述ID解码计算比较密集。因此，处理ID需要的时间通常会缩减，使结果的产生更加快速和准确。在各种形式的二维ID代码（如DataMatrix、QR和DotCode）的情况下，搜寻代码要素有时非常困难。在更广泛的视觉系统应用中，一个共同的任务是定位并分析某些图像要素来获得各种信息，例如要素在画面中的相对位置和/或要素通过画面的动作。

发明内容

本发明通过提供一种利用相对计算低密集度的程序在呈现鞍点状结构的图像中搜寻要素的系统和方法克服了现有技术的缺陷，说明性地，所述系统和方法包括一反关联过程及相关的反关联核心，所述系统和方法包括在感兴趣的图像区域内对多个像素邻域进行处理。该过程能够通过确定反关联核心在图像中的多个位置生成的是弱响应还是强响应对整个图像所有表现为鞍点状结构的要素进行快速分析。该反关联核心设计为无论鞍点状结构的方位如何都生成强响应。该反关联过程对图像中的多个像素邻域进行检测，从而定位任何鞍点状的结构而不论其方向如何，因为该过程是与角度无关的。在很多实施例中，然后在图像内努力定位并解码ID拓扑结构时对该结构进行分组和改进（如将它们置于一网格中）。任何定位的ID信息都可以通过分组的鞍点状结构提供的信息直接进行解码，或者更一般地，对图像中沿已建立的网格直线的ID要素进行采样，并最终解码灰度级数据。

在一个说明性的实施例中，一利用视觉系统处理器在图像中测定鞍点状结构的系统和方法，包括一反关联过程。构建并设置该过程对图像中的像素邻域进行处理，并在该邻域内确定候选鞍点。在每一个这种邻域中，反关联的测量都是在该邻域及其自身旋转90°后的邻域之间进行计算得到的。鞍点结构与其自身旋转90°角后的结构具有很强的反关联性，而与其相对于像素网格的方向无关。说明性地，当反关联核心的响应强于某些临界值、强于相邻位置处的响应，或者两者皆满足时，就识别出一鞍点。对每一邻域来说，也可将一验证过程分别应用于一核心，所述核心限定了每一邻域旋转180°的版本。每一核心可包括至少一个或多个像素点大小的零值中心。说明性地，反关联利用至少归一化相关公式和绝对差总和公式的其中一种起作用。然后一改进过程通过确定关于候选类鞍点的优势角以及相邻候选类鞍点的间隔在图像中构建鞍点状结构。该改进过程还基于各自的优势角以及相邻鞍点状结构的间隔对鞍点状结构进行分组。然后一网格适配过程构建一近似直线的网格，该网格包含分组的鞍点状结构。这可包括去除位于网格线外的结构，和/或当先前的网格适配过程未能产生理想的拓扑结构时则重建网格，以形成更有益的结构。该拓扑结构可以是基于二维ID的，更具体地，基于DotCode ID格式。ID测定过程生成ID信息，以便用于在网格中基于鞍点状结构解码。