[发明专利]一种基于编码环采样的环状编码标记点解码识别方法

说明书

本发明公开一种基于编码环采样的环状编码标记点解码识别方法，属于双目立体视觉测量技术领域。包括以下步骤：对获取的图像数据进行像素级边缘检测，设定阈值条件，进行轮廓筛选；对筛选结果再次进行亚像素级边缘检测，并对检测的边缘轮廓进行椭圆拟合，得到椭圆参数；对编码环进行采样，设定自适应阈值，进行二值化处理；基于采样二值序列，进行解码识别，计算得到环状编码标记点的解码值。本发明所提供的方法无需对编码标记点的成像区域进行变换操作，可直接进行解码识别，方便快捷，计算量小，识别效率高，具有更好的抗干扰性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及双目立体视觉测量技术领域，具体指一种基于编码环采样的环状编码标记点解码识别方法。

背景技术

基于双目立体视觉技术进行三维测量时，需要对左右相机拍摄的图像进行立体匹配，以计算被测物体的三维信息。匹配的精度至关重要，直接决定了最终的测量精度。然而，传统立体匹配方法往往存在计算复杂度高、匹配精度较低的缺点，无法满足高精度的测量需求。为此，需要借助一种特征明显且具有唯一标识信息的编码标记点，将之粘贴在被测物体上进行双目成像，通过检测和识别图像中的编码标记点，实现左右相机拍摄图像的精确匹配。

具有代表性的编码标记点设计有：Schneider等人设计的环状编码标记点；杨建等人设计的点状编码标记点；Shortis等人设计的方形编码标记点；Yang等人设计的彩色编码标记点。其中，环状编码标记点因具有仿射不变特性、平移旋转不变性以及尺度不变性等优点，易于提取识别，被广泛应用于近景三维测量中。

经检索，专利201310275296.3介绍了一种环状编码标记点的检测与识别方法，该方法通过坐标变换的方式将局部同心椭圆变换为平行直线，实现了编码标记点的解码识别。但是，该方法需要首先对编码标记点的成像区域进行坐标变换，计算量较大，识别效率较低。专利201310536817.6介绍了一种基于骨架提取的测量棒编码标记点解码方法，该方法首先对编码标记点的成像区域进行仿射变换，将成像椭圆变换为圆，然后采用偏微分算法提取编码环区域骨架进行解码识别。同样地，该方法操作较为复杂，效率较低，且受编码标记点成像效果影响较大，鲁棒性较差。

发明内容

本发明提供了一种基于编码环采样的环状编码标记点解码识别方法，旨在克服上述现有技术的不足，其能有效解决现有解码识别方法操作复杂、计算量较大、效率较低、鲁棒性较差等问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

一种基于编码环采样的环状编码标记点解码识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：使用相机拍摄获取含有环状编码标记点的图像数据；

所述步骤1中的环状编码标记点由中间的目标圆和外缘的编码环两部分组成，目标圆中心点用于定位，编码环用于编码；编码环被等分为N份，每一份根据黑白颜色对应一个二进制位“0”或者“1”，整个编码环对应于一个N位的二进制码值，按逆时针方向逐位移动，得到N个二进制码值及其对应的十进制数，其中最小的十进制数即为编码标记点的编码值。

步骤2：对图像数据进行像素级边缘检测；

所述步骤2中像素级边缘检测可采用canny边缘检测。

步骤3：基于步骤2得到的像素级边缘检测结果，计算所有像素级边缘轮廓的周长L_i、面积A_i以及形状因子C_i，其中，i＝1,2,...,l表示每个像素级边缘轮廓的编号，l表示像素级边缘轮廓的数量；

所述步骤3中每个像素级边缘轮廓的周长L_i为其所占像素点数量；每个像素级边缘轮廓的面积A_i为其形成的连通域所包含的像素点数量；每个像素级边缘轮廓的形状因子C_i计算如下：