[发明专利]一种非编码圆环形标记点圆心图像坐标检测方法

权利要求书

1.一种非编码圆环形标记点圆心图像坐标检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：将物体表面处理为白色，并在白色物体表面粘贴多个非编码圆环标记点，所述圆环形标记点外环颜色为黑色，内圆颜色为白色；

步骤2：获取物体原始图像，并对所述原始图像进行灰度化处理得到灰度图像I_g；

步骤3：拷贝灰度图像I_g，对拷贝图像进行二值化处理，得到遮罩图像I_m：

步骤4：对遮罩图像I_m进行腐蚀处理，得到腐蚀后的遮罩图像I_m′；

步骤5：采用Canny算子对灰度图像I_g进行边缘提取，得到边缘图像I_e；

步骤6：利用腐蚀后的遮罩图像I_m′对边缘图像I_e进行遮罩操作，过滤掉图像I_e中的伪边缘，得到遮罩后的边缘图像I_e′：

步骤7：逐行遍历遮罩后的边缘图像I_e′，确定图像中的疑似标记点圆心位置及疑似标记点横向宽度；

假设遮罩后的边缘图像I_e′宽度为W像素，高度为H像素；采用向量r作为步骤7的结果进行输出；

步骤7-1：判断I_e′第i∈[0，H)行是否与标记点边缘相交，若是，则确定出相应交点；

步骤7-1-1：对I_e′第i∈[0，H)行图像连续取两点j和j+1，其中j∈[0，W-1)，将像素灰度值由0跳变至1时的j值按照检出先后顺序存入向量p；所述j值用于反映疑似标记点边缘位置；

步骤7-1-2：遍历p中的元素：若p中元素个数少于4，则认为I_e′第i行不与任何标记点的边缘相交，转至步骤7-1-1直接对下一行进行遍历；否则，从p中依次取出连续的4个元素p_k、p_k+1、p_k+2、p_k+3，其中k∈[0，s_p-4)，s_p表示p中元素个数；令d₁＝p_k+1-p_k，d₂＝p_k+2-p_k+1，d₃＝p_k+3-p_k+2，若同时满足：ED≤d₁＜EU、MD≤d₂＜MU、ED≤d₃＜EU、d₁≤d₂，d₃≤d₂和|d₁-d₃|＜EU，则认为I_e′第i行与疑似标记点k边缘相交，其中p_k、p_k+1、p_k+2、p_k+3为I_e′第i行与疑似标记点k边缘相交所得的交点；如此，可分别得到I_e′第i行与相应的若干个疑似标记点边缘相交的交点；所述EU、ED为遮罩后的边缘图像I_e′上圆环形标记点外环与内环径向距离的上、下限值；所述MU、MD为圆环形标记点内圆截径上、下限值：

步骤7-2：利用步骤7-1得到的I_e′第i行分别与若干个疑似标记点边缘相交所得的交点依次对向量q进行赋值，即将i、(p_k+p_k+1)/2、(p_k+2+p_k+3)/2存入向量q，并判断向量r是否具有元素，否，则将向量q直接推入向量r，是，则判断向量q所代表的标记点是否已经存在于r中；若向量q与向量r中的任意元素均不属于同一标记点，则将向量q推入向量r尾部；若向量q与向量r中的元素r[n]来自同一标记点，则通过比较r[n]与向量q所代表疑似标记点边缘分别截取第r[n][0]行及第q[0]行扫描线所截得线段长度的大小，确定是否用q替换r[n]；

所述判断向量q所代表的标记点是否已经存在于r中的方法为：针对向量q，遍历向量r；令dy＝q[0]-r[n][0]，dx＝q[2]-r[n][2]，若同时满足：dy＜MU/2及dx＜EU/2，则认为向量q与r[n]来自同一标记点；其中n表示r中元素序号；否则认为向量q与r[n]来自不同标记点；

所述比较r[n]与向量q所代表疑似标记点边缘分别截取第r[n][0]行及第q[0]行扫描线所截得线段长度大小的方法为：设初始状态下r[n]可更新性为真，令df＝r[n][2]-r[n][1]-(q[2]-q[1])：若df＜0，则q[0]行扫描线被q所代表疑似标记点边缘截得的线段长度大于r[n][0]行扫描线被r[n]所代表的疑似标记点边缘截得的线段长度，说明q[0]行更接近疑似标记点圆心，此时若r[n]可更新性为真，则用q替代r[n]；若df≥0，说明继续遍历图像将不能使q更靠近疑似标记点圆心，将r[n]的可更新性设为假；

步骤7-3：按照步骤7-1至步骤7-2对遮罩后的边缘图像I_e′第i行的遍历方法，完成遮罩后的边缘图像I_e′的逐行遍历，可通过r中元素确定出图像中的疑似标记点圆心位置及疑似标记点横向宽度；

步骤8、利用步骤7得出的疑似标记点圆心信息，从I_e′上疑似圆心处起始，纵向遍历寻找标记点边缘，确定疑似标记点纵向范围；

步骤9：围绕疑似标记点圆心，并根据疑似标记点横向及纵向范围，在灰度图像I_g上构建矩形感兴趣区域ROI；

遍历步骤8得到的向量r，若r[n]中元素个数不为5，则跳过，否则ROI中心(x_c，y_c)在I_g上的坐标为((r[n][1]+r[n][2])/2，r[n][0])，ROI中心点距ROI区域左、右、上、下边缘距离分别为：wl＝x_c-r[n][1]+EU、wr＝r[n][2]-x_c+EU、wt＝r[n][3]+EU和wb＝r[n][4]+EU；且若x_c-wl＜0，则令wl＝x_c；若W-wr-x_c-1＜0，则令wr＝W-x_c-1；若y_c-wt＜0，则令wt＝y_c；若H-wb-y_c-1＜0，则令wb＝H-y_c-1；

步骤10、利用OpenCV提供的斑点检测算法求解标记点圆心坐标精确值；方法为：

首先对步骤9得到的ROI进行二值化处理，继而对ROI进行反相处理；再利用OpenCV提供的斑点检测算法提取ROI内的闭合轮廓，并判断所述闭合轮廓是否来自圆环标记点，若是，则其质心在ROI坐标系下的坐标为而ROI中心在原图像中的坐标为(x_c，y_c)，ROI中心距ROI区域左、上边缘距离分别为wl、wt，而ROI坐标系原点为ROI区域左上角点，即ROI中心与ROI坐标系原点的横向、纵向距离分别为wl、wt，则检测出的标记点圆心在灰度图像I_g坐标系中的坐标(X，Y)为：