[发明专利]一种环状编码标记点的检测与识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及环状编码标记点的检测与识别方法，更具体地说，本发明涉及一种用于大工件全尺寸拼接的环状编码标记点检测与识别方法。

背景技术

在机器三维视觉测量中，对于大视场、多角度采集的图像，图像匹配的精确性是提高三维数据拼接正确率的重要环节。在图像匹配的过程中，要求对图像对应点进行精确的检测和识别。然而对于高分辨率的大视场图像，识别出两幅图像的对应点是非常困难的，这就需要借助一种具有唯一编码值的标记点，人为地贴在被测物体关键特征点上拍照，通过检测和识别编码标记点来对两幅图像的特征点进行识别。

环状编码标记点具有设计和制造简单，易于识别的优点，且具有良好的平移旋转，缩放无关性。因此环状编码标记点在近景摄影测量中应用较为广泛。编码标记点的检测和识别是近景摄影测量的难点之一，目前国内外这方面的研究较主要有(1)Forbes K在2002年使用编码标记点进行标定时提出了圆弧分割法，此方法很容易导致分割不均匀，从而影响最终解码结果。(2)Thomas Doring等人将Forbes K十二位编码标记点应用在扫描仪标定中，采用编码环分割法增大了采样的样本个数，但同时就会增加计算代价，并且此方法受拍照角度影响较大；(3)西安交通大学的梁晋、刘建新和胡浩等人将环状编码标记点应用于相机标定中，其解码方法对编码标记点的拍摄角度和环境要求较高。(4)王曼和叶正麟等人使用形态学算子进行识别，但此法受拍照角度影响较大，且对于背景复杂的图像识别效果较差。

因此寻找一种受拍照角度影响较小，且适用于环状编码标记点的同心椭圆这一形状特征的识别方法，在环状编码标记点的检测与识别方法研究中显得尤其重要。本发明在椭圆最小二乘拟合的基础上，将仿射变换和对数极坐标变换相结合提出一种变换ALPC变换，此变换适用于将同心椭圆这一局部形状特征转化为平行直线这种在二维图像中容易识别的形状，提高了识别速率和精度。

发明内容

本发明提供一种环状编码标记点的检测与识别方法，对于编码标记点的定位可以达到亚像素级别，且能够降低相机光轴与编码标记点法线夹角对编码标记点识别准确率的影响，充分满足近景摄影测量中编码标记点的定位精度和识别准确率的要求。

所述的环状编码标记点的检测与识别系统的硬件系统包括：

用于粘贴编码标记点的大型工件；

用于检测识别的坏状编码标记点若干；

用于采集图像的彩色或者黑白摄像机一个；

用于精度控制、图像采集和数据处理的计算机。

本发明所设计的环状编码标记点的检测与识别方法，具体操作步骤如下：

步骤1：将具有不同编码值的环状编码标记点粘贴在被测物体上，使用摄像机拍摄被测物体，采集图像，将采集的图像传输到计算机中；

步骤2：采用Canny算子对采集的图像进行边缘提取，对边缘提取获得的轮廓计算轮廓的周长l、面积s，设置合适的轮廓面积和周长阈值，删除不满足阈值条件的轮廓，对于满足阈值条件的轮廓计算其质心坐标，含有N个像素点的轮廓，其质心(cx，cy)为：

cx=Σi=1Nx1N,cy=Σi=1Ny1N---(1)]]>

(x_i，y_i)为轮廓上第i个像素点的坐标，当任意两个轮廓的质心距离δ＜δ₀时，同时过滤掉这两个轮廓，这样就可以将非编码标记点去除，从而初步达到将编码标志点分离出来的目的；