[发明专利]标签、标签检测方法与装置、视觉基准系统、设备和介质

说明书

本发明提供一种标签、标签检测方法与装置、视觉基准系统、设备和介质，其中，该标签包括：边框，是在正方形边框的一个角处去掉一个等腰直角三角形形成的五边形边框，五边形边框在去掉等腰直角三角形处形成最短边；编码区域，位于边框的内部，采用正方形网格编码，正方形网格编码中每个正方形的边长与等腰直角三角形的直角边的边长相等。通过将标签的边框设计为五边形，解决了旋转歧义，加快了标签检测的速度，提高了解码效率和编码字典数量，提供了更多的特征点，解决了标签工作范围受限的问题；通过对标签内部编解码区域中的每个正方形网格进行至少二次采样，有效解决了解码过程的误检问题，使对标签的检测拥有较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种标签、标签检测方法与标签检测装置、视觉基准系统、电子设备和非暂态计算机可读存储介质。

背景技术

视觉基准系统通常由为自动检测而设计的人工视觉特征和相应的检测方法组成。人工视觉特征通常采用标签，标签带有唯一的标识信息，以彼此区分。视觉基准系统通过检测方法检测标签，提供标签的标识信息、标签相对于图像采集设备的位置和姿态信息，可以在无特征的环境中实现目标识别和姿态估计，在计算机视觉、增强现实和机器人等领域都有着广泛的应用。

视觉基准系统中常用的标签有圆形标签和方形标签。如图1、图 2所示，圆形标签可以采用同心圆环或者同心点环，其中，同心点环相比于同心圆环可以提供更多的特征点，可以增加标签部分被遮挡时的鲁棒性。如图3、图4所示，方形标签大多具有较粗的正方形边框。在一张包含标签的图片中，对标签的检测过程如下：计算每个像素处的梯度方向和大小，并将像素聚集成具有相似梯度方向和大小的分量；使用加权最小二乘法拟合直线方程，得到有向线段两个端点的坐标 p1、p2，有向线段的方向为线段左侧的亮度比右侧低；深度优先遍历所有有向线段，若在深度为4时，最后一条边与第一条边构成一个闭环，则检测到了候选四边形；计算从标签坐标系中四个角点的坐标到图像坐标系中四个角点的坐标的单应性矩阵H；将图像坐标系中标签的所有像素点通过单应性矩阵H映射到标签坐标系中，对标签的编码区域中的每个方格进行一次采样，根据采样的结果进行解码；将标签旋转90°后再次进行解码，这样重复三次；将4个解码结果与编码库中的编码进行对比，如果存在与编码库中的编码相同的解码结果，则解码成功，认为检测到的方形区域是标签，否则解码失败，认为检测到的方形区域不是标签，并结束检测。

然而，视觉基准系统中常用的圆形标签和方形标签在使用过程中仍存在着以下问题：

由于圆形标签需要在图像中找到足够置信度的椭圆，圆形标签与图像采集设备之间的距离过远，圆形标签相对于图像采集设备的倾斜角度过大，均会造成标签的检测失效，从而导致圆形标签的使用范围受限。

由于方形标签的形状是方形对称的，需要对标签部分进行3次 90°的旋转，得到四个标签，用四个标签与预定义好的标签进行比较，以消除旋转歧义，但是这样会耗费较多的时间，降低标签检测的速度。同时在标签设计时，为了防止两个标签在旋转之后编码部分的最小汉明距离偏小，需要保留一些编码位，也会对编码字典数量造成限制。同时，在标签检测过程中，由于只对标签内部编解码区域中的每个小方格进行一次采样，取一个采样点进行解码，每个小方格的采样点数量较少，如果存在噪声或与标签形状相似的物体，很容易造成误检。

发明内容

本发明提供一种标签、标签检测方法与装置、视觉基准系统、设备和介质，用以解决现有技术中标签检测的效率低、容易误检、以及工作范围受限的缺陷，实现对标签进行高效准确的检测，且不受工作范围的限制。

第一方面，本发明提供一种标签，包括：边框，是在正方形边框的一个角处去掉一个等腰直角三角形形成的五边形边框，所述五边形边框在去掉所述等腰直角三角形处形成最短边；编码区域，位于所述边框的内部，采用正方形网格编码，所述正方形网格编码中每个正方形的边长与所述等腰直角三角形的直角边的边长相等。

根据本发明提供的一种标签，所述正方形网格编码是采用三行三列的九个正方形形成网格进行编码。