[发明专利]一种基于二维码的平面定位坐标与方向角测量方法

说明书

本发明公开一种基于二维码的平面定位坐标与方向角测量方法，步骤如下：S1，在指定位置铺设用户自行设计的二维码；S2，工控器件位于站点时，利用摄像头采样二维码图像；S3，对采集的二维码图像灰度化和二值化处理；S4，提取二值图像中各图案的轮廓；S5，从图案轮廓图像中筛选类正方形轮廓；S6，提取二维码的三个位置探测图形7×7模块的外轮廓，并计算轮廓的中心坐标；S7，检验S6中提取的位置探测图形轮廓是否合理有效，若有效则继续S8，否则调整S3中二值化阈值重复后续操作，直至重复次数达到上限而停止；S8，计算二维码的中心坐标和参考旋转轴坐标，并以此计算出成像设备光点相对于二维码的平面定位坐标和方向角。

技术领域：

本发明涉及一种基于二维码的平面定位坐标与方向角测量方法，属于图像处理技术领域。

背景技术：

二维码是一类由深浅色的小正方形模块构成的矩阵式图案，深色模块表示二进制1，浅色模块表示二进制0，并记小正方形边长为1，其符号由功能图形和编码区域组成，功能图形包括位置探测图形及其分隔符、定位图形、校正图形，编码区域包括格式信息、版本信息、数据和纠错码，如图1所示。每个二维码都有三个完全相同的位置探测图形，分别位于符号的左上角、右上角和左下角，如图2所示。每个位置探测图形可以看作是由3个重叠的同心正方形组成，分别是边长为7、5、3的深色、浅色、深色正方形。由于二维码符号的其余位置出现位置探测图形的图案可能性极小，因此二维码可以在视场中被迅速地识别，并准确地确定视场中符号的位置和方向。此外相比于条形码，二维码还具有信息容量大、可靠性高、保密性好等突出优点。

在工业生产领域，为了保证产品的质量和生产活动有序进行，各类工控器件通常被要求具有高精度的定位功能。为此本发明提供了一种基于二维码的平面定位坐标与方向角测量方法，实现工控器件的高精度站点定位功能，包括二维平面上的横、纵坐标和方向角的测量。选择二维码作为标识图像原因在于：(1)目前二维码已应用于各行各业，具备良好的行业背景；(2)二维码图案特征明显，易于图像处理；(3)二维码具有信息容量大、可靠性高、保密性好等突出优点。

发明内容：

本申请提供了一种基于二维码的平面定位坐标与方向角测量方法，能够实现工控器件的二维平面定位和方向角精确测量，二维平面定位信息包括二维平面上的横、纵向位置坐标。

本发明所采用的技术方案有：一种基于二维码的平面定位坐标与方向角测量方法，步骤如下：

步骤S1，在工控器件需要进行站点定位采样的位置铺设二维码，其中二维码为符合二维码国家标准的普通二维码即可，其编码内容根据用户的实际需要进行编码设计；

步骤S2，当工控器件位于站点位置时，通过安装在器件上的摄像头对二维码图像进行采样；

步骤S3，对采样所得的二维码图像先进行灰度处理，再按照指定的阈值进行二值化处理；

步骤S4，提取二值化后的二维码图像中各个图案的轮廓；

步骤S5，从提取图案轮廓所得图像中初步筛选出近似正方形的轮廓；

步骤S6，筛选并保留位置探测图形7×7模块的外轮廓，并计算轮廓的中心坐标；

步骤S7，检验步骤S6中提取的位置探测图形轮廓是否合理有效，若有效则继续步骤S8，否则调整步骤S3中二值化处理的阈值重复后续操作，直至重复次数达到上限次数而停止；

步骤S8，计算二维码的中心坐标和参考旋转轴坐标，并以此计算出成像设备光点相对于二维码的平面定位坐标和方向角。