[发明专利]用于相机标定的大型控制场人工标志点及其编码方法

权利要求书

1.一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的设计方法，其特征在于，包括一个外围直径为D₀的大圆标志即外围大圆，所述外围大圆内设有16个圆形标志，所述16个圆形标志按照作用不同分为3类，其中一类是直径为D₂的定位圆、共一个，直径为D2的编码圆、共13个，直径为D₁的为定向圆、共2个，且D₂＜D₁＜D₀；所述定位圆、定向圆和其中11个编码圆所属区域彼此分离，标志边缘互相独立，定位圆的中心点与外围大圆中心点重合，二个定向圆内分别包含一个与其同心的编码圆，可以用于编码和定向，定位圆与定向圆用于确定人工标志点内部的基准坐标轴。

2.根据权利要求1所述的一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的设计方法，其特征在于，定位圆内部恒为白色，用于该人工标志点的中心定位并用于区分直径相同的编码圆。

3.根据权利要求1所述的一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的设计方法，其特征在于，所述定向圆位于编码圆外区域为环形且环形区域填充为白色。

4.一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的编码方法，其特征在于，所述人工标志点采用如权利要求1所述的一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的设计方法所设计的；

定向圆外部的普通编码圆共11个，白色填充对应编码为“1”、反之为0，定向圆内部的编码圆共2个，黑色填充对应编码为“1”、反之为0；通过13个编码圆的黑白两色的不同组合构建该标定用标志点的唯一性编码。

5.根据权利要求4所述的一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的编码方法，其特征在于，

5.1两个定向圆的编号为0号、1号，设其中心分别为A0和A1，以定位圆中心“C”为坐标原点建立右手三维坐标系，以坐标原点到“A0”的射线为x轴正向，其反方向为x轴负方向，以坐标原点为起点且平行于点“A0”到“A1”连线的射线为y轴正向，其反方向为y轴负方向，z轴为标志点所在平面过原点的法线；

5.2 13个编码圆编号为0号～12号，两个定向圆中心间的距离作为编码的距离基准，仅以点A0与点C之间的距离B为基准距离设置各编码圆的位置，具体如下：

 (1)0号编码圆和1号编码圆分别位于其同心的定向圆内，达到与定向圆的复用,0号编码圆的圆心坐标为(B,0),1号编码圆的圆心坐标为(B,B)；

(2)4号和11号编码圆关于x轴对称，其坐标分别为(0，-B)，(0,B)；

 (3)5号编码圆与1号编码圆关于x轴对称，5号编码圆的圆心坐标(B,-B)；

 (4)8号编码圆位于x轴上,与0号编码圆关于y轴对称，8号编码圆的圆心坐标(-B,0)；

(5)3号编码圆、10号编码圆关于x轴对称，且3号、8号和10号编码圆位于同一条直线上，3号编码圆的圆心坐标(-B,-B)、10号编码圆的圆心坐标(-B，B)；

 (6)6号编码圆的圆心坐标(-B/2，-B/2)；

 (7)9号编码圆与6号编码圆关于x轴对称，其圆心坐标(-B/2，B/2)；

 (8)7号编码圆的圆心坐标为(-3B/2，-B/2)；

 (9)12号编码圆的圆心坐标为(0，3B/2)；

（10）2号编码圆的圆心坐标为(-B/2，-3B/2)。

6.根据权利要求4所述的一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的编码方法，其特征在于，所述编码圆共13个，以0-12号编码圆分别对应一个二进制数的1-13位，定向圆外部的普通编码圆共11个，白色填充时对应编码为“1”、反之为0，定向圆内部的编码圆2个，黑色填充对应编码为“1”、反之为0；通过13个编码圆的黑白两色的不同组合构建该标定用标志点的唯一性编码。

7.根据权利要求5所述的一种用于相机标定的大型控制场人工标志点的编码方法，其特征在于，各类圆之间具有稳定可靠的几何关系，在拍摄的图像上识别出标志点的外围大圆、定位圆、两个定向圆后，通过构建3条辅助直线并利用各编码圆与辅助直线的几何关系，准确识别出标志点内部的各个编码圆的序号，根据识别出的编码圆，根据编码规则自动获取标志点编码，具体步骤如下：

7.1)建立标志点的基准坐标轴，即标志点的x’轴和y’轴，与上述的x轴和y轴分别对应；

7.2)建立过1号定向圆中心平行于x’轴的辅助直线L1；建立平行于x’轴，与辅助直线L1关于x’轴对称的辅助直线L2；建立平行于y’轴，与0号、1号定向圆中心所在的直线关于y’轴对称的辅助直线L3；

7.3)利用上述基准坐标轴和辅助直线，通过判定并识别各辅助直线和基准坐标轴上的编码圆中心点，可检测并识别3号编码圆、4号编码圆、5号编码圆、8号编码圆、10号编码圆、11号编码圆、12号编码圆和2个定向圆内部的编码圆0号、1号是否存在；

7.4)上述辅助直线和基准坐标轴将标志点内部区域分为12个不重叠的子区域，可识别子区域内是否存在编码圆2号、6号、7号或9号。