[发明专利]复杂光照与表面条件下棋盘格模式识别定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机视觉技术领域的识别定位方法，具体是一种复杂光照与表面条件下棋盘格模式识别定位方法。

背景技术

棋盘格模式在计算机视觉系统中经常用来做摄像机校正或者几何注册。作为摄像机系统中的典型应用，2000年张正友等人提出使用黑白圆点或格子模式进行摄像机校正。而在增强现实系统中，2002年Raskar等人则使用黑白棋盘格来获得反映投影仪与摄像机之间空间变换关系的单应性矩阵。另外，在通过结构光进行建模的研究中，棋盘格模式也可以作为一种特设的结构光模式来进行三维重建。所有的上述应用中至关重要的一步都需要在摄像机采集到的图像中对棋盘格模式进行识别与定位。在这方面，目前实用的方法很少，比较成熟实用的只有Intel公司的OpenCV视觉库中的cvFindChessboardCorners方法，而且现在的方法初衷都是识别定位良好光照条件下平面上的棋盘格模式，没有考虑到在较差的光照条件下非平面或者复杂物体表面上棋盘格模式的识别，而这恰好是实际的视觉系统，像增强现实系统中所碰到的大多数情况。因此，对于棋盘格模式，研究一种在复杂光照与表面条件下能健壮的识别与定位的方法是有着重大意义的。

经对现有技术的文献检索发现，Zhongshi Wang等在《Applied Mathematics andComputation》(《应用数学与计算》，2007年总第185期894-906页)上发表的“Recognition and location of the internal corners of planar checkerboardcalibration pattern image”(平面棋盘格校正模式图像内角点的识别与定位)，该文中提出了对平面上棋盘格模式图像的识别，具体方法为：基于棋盘格模式内角点的本地亮度特性进行角点检测，检测被四个黑白方格所围绕的棋盘格内角点；然后通过将棋盘格内角点看作棋盘格的方格边界线的相交点，来进行棋盘格角点得识别与匹配。其不足在于：该方法只能识别平面上的棋盘格模式角点，对于不规则表面，比如任意复杂表面和不规则物体表面，不能有效的进行识别，而且对于复杂的光照环境没有考虑，缺乏鲁棒性。

发明内容

本发明是针对现有技术的不足，提供一种复杂光照与任意表面条件下棋盘格模式识别定位方法，使其克服了复杂表面和不规则物体表面上识别棋盘格模式角点的困难，并且对复杂的光照环境进行了处理，能够健壮准确地在复杂光照以及复杂表面上识别定位棋盘格模式。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明检测棋盘格模式中由四个黑白区域构成的角点，并记录角点处黑白区域的边界位置，通过角点位置以及相应的边界位置连通属于同一个棋盘格黑或者白区域的角点，从而得到相互连通的角点集合，通过已知棋盘格行数与列数确定棋盘格模式中的角点数，从而根据所得连通的角点集合中角点个数是否等于棋盘格模式的角点数确定棋盘格角点集合，从而识别棋盘格模式。

本发明包括两步：

第一步是区域角点的检测；

第二步是棋盘格模式的匹配。

所述区域角点的检测，具体为：遍历图像中所有点，对每一图像点，将其周围围绕着的邻域点的二维信号根据距离中心点的距离转化为多组一维分布信号，在一维信号上采用平均值二值化方法进行二值化，对二值化后的一维信号，进行环形形态学开与闭操作以消除噪声，通过求去噪后一位信号上所有点处一阶导数值的和，得到此一维信号所代表的原二维信号上黑白相间区域的总数。如果一个图像点一定邻域内的二维信号所转化的多组一维信号有多于规定数量的信号有4个黑白相间区域，那这个图像点被检测为棋盘格模式的角点。

所述环形形态学操作，是指对于一个由原本的二维信号转化而来的一维信号，进行形态学操作时，将一维信号的首尾点看成几何位置上相邻接的，亦即将一维信号看成一个首尾相接的环进行形态学操作。