[发明专利]一种环状编码标记点的检测与识别方法

说明书

本发明公开了一种环状编码标记点的检测与识别方法，包括：采集有环状编码标记点的图片；对图像进行去噪、灰度化、二值化处理；采用canny进行边缘检测；8邻域算法提取轮廓；判断是否为圆形标记点所成的像；进行环状编码标记点的解码操作，求得编号。本发明的优点在于：实现环状编码标记点的精确定位，提高环状编码标记点的识别准确率和运行速度。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别涉及一种环状编码标记点的检测与识别方法。

背景技术

随着计算机视觉领域的不断发展，对该领域中的相机标定和三维数据拼接等难点，进行了一系列的研究工作。为了降低问题的复杂程度，引入了具有唯一身份信息的编码标记点。因此，对编码标记点的设计、提取以及准确识别的研究具有非常重要的意义。

近年来，相关学者提出了众多标志点的编码设计方法和解码方法，并将其应用于计算机视觉测量中。(1)具有代表性的有Schneider CT和Sinnreich K设计的环状编码标记点；(2)Ahn S J，Pauh W等人设计的点状编码点；(3)Ganci G和Handley H设计的点分布式编码标记点；(4)Shortis M R和Seager JW等设计的正方线形编码标记点；(5)Moriyama T和Kochi N等人研究设计的一种带有颜色信息的编码标记点。在摄影测量中比较常见的是环状编码标记点和点分布式编码标记点。但点分布式编码标记点对噪声和变形敏感，而环状编码标记点在设计和制造上12简单，稳定度好，光照、旋转、变形对其的影响小，因此环状编码标记点在摄影测量中得到了广泛的应用。

目前，国内外对环状编码标记点的检测与识别已经做了大量的研究工作，(1)陈然等人提出了一种利用灰度梯度求取每个编码段中心角的检测算法，但其加大了运算量，运行速度慢,并且在模糊情况下的识别率低；(2)梁晋等人在相机标定中提出的识别方法对拍摄角度和环境要求高，不适用于普通的近景摄影测量；(3)解则晓等人根据环状编码标记点的仿射变换不变性提出的等分椭圆内切圆法，实现环状编码标记点的识别，该方法很容易导致分割不均匀，从而影响解码结果。(4)宋丽梅等提出基于编码标记点的仿射变换不变性，通过坐标变换的方式将成像椭圆变换成直线和单位圆，实现环状编码标记点的识别。该算法运算量大，运行速度慢。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种环状编码标记点的检测与识别方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。

为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种环状编码标记点的检测与识别方法，包括如下步骤：

S1：圆形标记点的提取与中心定位，具体步骤如下：

S11：使用相机拍摄贴有环状编码标记点的模型，将采集到的图片传输到计算机中；

S12：对图像进行灰度化、二值化处理，采用canny在二值化图像上进行轮廓提取，再采用八邻域轮廓提取算法提取轮廓。对提取到的轮廓计算轮廓周长、轮廓面积以及对轮廓进行最小二乘椭圆拟合后的长短轴之比来滤除噪声和非圆形标记点。根据标记点大小设置合适的轮廓周长阈值，删除不满足阈值条件的轮廓，对于满足阈值条件的轮廓进行最小二乘椭圆拟合；

S13：椭圆拟合：

对于任意位置的椭圆，其方程如下，其中(x,y)为椭圆上的点：

假设轮廓点数为N(N≥6),对这些点进行最小二乘椭圆拟合，则目标函数：

由极值原理，要使F最小，则有通过此式解出A,B,C,D,E,则拟合完的椭圆方程被确定。

进而计算出椭圆的五个基本参数，其中(x_c,y_c)为中心点坐标，a、b为椭圆长短轴，θ为姿态角；