[发明专利]一种标志图像中标志最外边框角点检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像分割及角点检测方法，尤其是涉及一种适用于虚拟 演播室中摄像机标定系统的二值图像分割及角点检测方法。

背景技术

自从电视开播以来，电视节目中主持人身后的场景总是简单而且色彩单 调。这些实景的搭建通常采用木料、纸板和油漆等材料。随着时间的推移， 在节目中为电视观众提供更丰富的视觉效果变得越来越重要，这就需要突破 早期传统场景制作方式的局限性。键技术是第一个获得突破的技术，在黑白 电视时代，采用的是亮键技术，后来随着彩色电视的出现，出现了色键技术 并得到应用。通过键技术，前景图像中的某一部分可以被计算机中一幅静态 图像替代，也可以被事先录制好的视频、直播的视频或者任何其他的视频图 像源所替代。但是要实现丰富的节目效果，仅依靠亮键或色键技术还是不够 的—因为在摄像机运动拍摄时，合成视频输出中的前景信号和背景信号之间 没有同步变化的关系。拍摄主持人的前景摄像机发生推、拉、摇、移等运动 时，观众立刻会发现背景存在明显的虚假现象。虚拟演播室技术的诞生就是 为了解决节目拍摄中使用色键简单抠像存在的诸多限制。虚拟演播室技术是 在传统色键抠像技术的基础上，利用计算机三维图形技术和视频合成技术， 根据前景摄像机的位置焦距等参数，使三维虚拟场景的透视关系与前景保持 一致，经过色键合成后，使得前景中的人物道具看起来完全沉浸于计算机所 产生的三维虚拟场景中，从而创造出逼真的、立体感很强的演播室效果。

虚拟演播室中的一个关键技术是摄像机标定技术，该技术也是跟踪技术 的重要基础。摄像机标定技术能够测定摄像机的内部参数，初始定位技术能 够获得摄像机的初始外部参数，而传感器的平摇、俯仰角度的变化可以修改 外部参数，变焦、聚焦脉冲的变化可以修改内部参数，在内外参数的共同作 用下来完成跟踪。

摄像机标定过程中，测定摄像机的内部参数时首先需要采集许多标志图 像，然后检测出这些标志图像中标志的最外边框上的角点，最后利用标志最 外边框上的角点推导出摄像机的内部参数。现有的检测标志最外边框上角点 的方法采用的是在对二值化标志图像进行连通区域分割后，对连通区域边缘 像素点集进行直线拟合求交点，然后再判断边框上的角点。由于该方法的拟 合算法不稳定，因而使得标志最外边框上角点检测的结果也不能保持稳定。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于电视台虚 拟演播室的摄像机标定系统的标志图像中标志最外边框角点检测方法，该方 法能够准确并稳定地检测出标志图像中标志最外边框上的角点。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种标志图像中标志最 外边框角点检测方法，包括以下步骤：

（1）将标志图像二值化，获得二值标志图像，所述的标志图像是指白 色背景上画出的回字形黑色矩形边框，边框数量取大于等于两圈；

（2）在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不 同，同时统计每个连通区域的面积；

（3）检测二值标志图像中连通区域的四个角点，利用连通区域的四个 角点计算连通区域的重心，同时计算连通区域的重心与二值标志图像中心的 距离；

（4）将二值标志图像中的连通区域按照连通区域的重心与二值标志图 像中心的距离从小到大排序，再对排在前N名的连通区域按照连通区域的面 积从小到大排序，获得面积最大的连通区域，所述的N值为标志图像中标志 的黑色边框的圈数；

（5）获得面积最大的连通区域的角点。

如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤（2）中 所述的在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不同的 过程为：扫描二值标志图像，在扫描的过程中，对二值标志图像中所有的像 素值为0的像素点进行标号，属于同一连通区域的像素值为0的像素点标号 相同，不属于同一连通区域的像素值为0的像素点标号不同。