[发明专利]一种高速铁路CPⅢ标志物的自动识别系统及方法

摘要

本发明公开了一种高速铁路CPⅢ标志物的自动识别系统及方法，该系统对采集到的图像通过工控机进行图像处理，通过均值滤波，图像差分，图像分割等算法，使图像里的标志物特征更清晰，有利于下一步模板匹配，然后进行模板匹配，创建模板后进行匹配，该模板中含有该对象的各个特征，通过用模板在含有该对象的目标图像中比较计算，达到识别目的，为后续CPⅢ标志物中心点坐标计算以及相机标定提供了支持。

主权项

一种高速铁路CPⅢ标志物的自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：采集一张含有高速铁路CPⅢ标志物的图像，在计算机系统中进行如下处理：步骤一，对采集到的图像依次进行均值滤波、图像差分和图像分割处理；步骤二，对步骤一处理后的图像灰度进行均衡化，合并经前面步骤处理后分散的各个像素，使其形成一个像素连通区；步骤三，在步骤二处理后的图像中选择矩形的特征区域，该特征区域中包含CPⅢ标志物的四个黑色圆点，记该步骤处理后的图像为目标图像；步骤四，在计算机系统中，创建CPIII标志物模板，模板中含有CPIII标志物的的各个特征；步骤五，建立位移矩阵，具体过程如下：步骤S50，提取步骤四建立的标志物模板的轮廓；并将提取后图像记为模板图像；；步骤S51，对步骤三的目标图像进行二值化处理，使其转化为黑白两色图像；步骤S52，以步骤S50图像左上角第一个像素为原点建立坐标系，向右为X轴正方向，向下为Y轴正方向，建立位移矩阵HomMat2D：$\mathrm{HomMat}2D=\left[H_t\right]\·\left[H_r\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& \mathrm{\Δx}\\ 0& 1& \mathrm{\Δy}\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}& 0\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$在上式中：Δy＝‑(Row2‑Row1)；Δx＝‑(Column2‑Column1)；Δy为目标图像相对于模板图像在Y轴方向上的偏移量，Δx为目标图像相对于模板图像在X轴方向上的偏移量，θ为目标图像相对于模板图像的旋转角度；Row1为模板图像的中心的Y方向的坐标，Row2为目标图像的中心的y方向的坐标；Column1为模板图像中心的X方向的坐标；Column2为目标图像的中心的X方向的坐标；θ＝‑(Angle2‑Angle1)；Angle1为模板图像的中轴线与X轴方向夹角，Angle2为目标图像的中轴线与X轴方向夹角，以逆时针方向为正；步骤六，利用位移矩阵对目标图像进行变换，得到修正后的图像，变换公式如下：$\left[\begin{array}{c}{y}_N\\ x_N\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}y\\ x\\ 1\end{array}\right]\·\mathrm{HomMat}2D$上式中，(x,y)为目标图像各个点的坐标，(x_N,y_N)为变换后图像的坐标；步骤七，对步骤六变换后的图像与步骤四的模板进行模板匹配，寻找与步骤四的模板匹配的图像部分，完成识别过程。