[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

说明书

一种非编码圆环形标记点圆心图像坐标检测方法，属于图像处理与模式识别领域。通过Canny边缘检测获得图像上可能代表标记点的边缘，并通过腐蚀后的全局二值化图像建立对边缘图像的遮罩，过滤掉图像中的伪边缘；利用逐行扫描的方式初步获得标记点圆心坐标及其横、纵向范围；在灰度图像I_g上构建感兴趣区域ROI，并在ROI中确定标记点质心，最终获得所求标记点圆心在原图像上的坐标。本发明将标记点检测范围缩小至ROI，ROI范围内的伪边缘及灰度变化得到限制，故不易受光照不均的影响。同时由于对腐蚀后边缘图像中的边缘进行预选，使所构建ROI很可能包含标记点，因此可以放宽几何准则、形状准则的判定阈值，故可以克服标记点图像椭圆化影响。

技术领域

本发明属于图像处理与模式识别领域，具体公开了一种非编码圆环形标记点圆心图像坐标检测方法。

背景技术

基于立体视觉原理的三维重建技术是一项应用立体视觉原理获得物体三维形貌信息的技术，其通过拍摄被测物体图像，根据相机标定参数及立体视觉图像特征点的匹配关系，利用三角测量原理求解物体被摄面上点的空间三维坐标，生成三维点云，进而重建出物体三维形貌。由于相机视场有限，仅能覆盖物体的部分表面，同时不可避免会有一些表面落入阴影而无法重建，因此单次拍摄只能获得物体局部的三维信息。而在大多数三维重建应用场合下，为完整重建物体表面，需要对物体从不同角度进行多次拍摄，并将重建得到的局部点云利用点云拼接方法拼接至同一坐标系。

在现有的点云拼接方法中，基于标记点的方法是其中精度较高、柔性较好的一种方法。该方法将一定数量印有明显特征图案的标记点贴纸粘附于物体表面，并通过对标记点的检测求解所摄表面在空间中的位置及姿态。其关键步骤之一是从相机拍摄到的物体表面标记点图像上检测出标记点并确定其在图像上的坐标。标记点检测方法的鲁棒性、检测效率及检测速度直接关系到点云拼接整体性能乃至能否正确拼接。

非编码标记点是基于标记点的点云拼接方法中常用的一种标记点，有别于编码标记点，其本身并不提供身份识别编码信息，但其制作及使用比较简便，尤其适用于较小尺寸物体的三维重建点云拼接。非编码标记点图案有多种模式，其中，一种由黑色外环和中央白色内圆两部分组成，几何特征为圆形的非编码标记点比较常用，本发明方法即针对该种标志点进行检测。对该种非编码圆环标记点的检测可纳入图像处理领域椭圆识别范畴，然而，对其直接应用现有椭圆识别算法识别效果较差，原因是三维重建技术一般被应用于复杂面型的重建，物体表面曲率变化大，导致物体表面易出现光照不均的情况，该情况一方面会造成伪边缘，干扰标记点边缘提取；另一方面会导致使用固定阈值对图像进行二值化处理时，较多标记点由于处于曲面阴影处而被二值化处理过滤掉。同时，复杂面型可能导致标记点平面法向相对相机光轴角度变化幅度大，使部分圆环图像呈椭圆形，且长径比不一致，用单一长径比阈值区分椭圆易导致大量标记点被漏检。因此利用现有方法检测非编码圆环形标记点在识别鲁棒性及效率上不够理想。针对该问题，有必要根据非编码圆环形标记点的几何特征，开发一种对其圆心图像坐标进行识别的兼具检测精度及效率的检测方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种非编码圆环形标记点圆心图像坐标检测方法，以实现利用其为后续点云拼接过程提供精确的标记点圆心坐标的目的。

本发明的技术方案：

一种非编码圆环形标记点圆心图像坐标检测方法，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：