[发明专利]一种棋盘格角点全自动检测方法

权利要求书

1.一种棋盘格角点全自动检测方法，其特征在于，步骤如下：

1)设置标记：在棋盘格上设置颜色或形状的标识来标记初始的位置；

2)拍摄图像：采用相机拍摄棋盘格标定板，获得棋盘格标定板图像，并分别进行初步图像处理；

3)检测标记：通过形态学或颜色检测算法检测出预先设定的标记的像素坐标；

4)利用标记：根据这些标记的像素坐标确定初始小格子四个点的像素坐标，通过迭代求出精确的亚像素级角点坐标；

5)向外扩展：根据这四个点的亚像素级角点坐标和它们在世界坐标系中的世界坐标，求出单应性矩阵H；将单应性矩阵H和相邻小格子在世界坐标系中的世界坐标相乘，求出相邻小格子另外两个未知点的起始粗略亚像素级角点；然后根据亚像素级角点求解原理，求出最终的亚像素级角点坐标；

步骤5)中向外扩展，具体包括以下步骤：

5-1)初始小格子的四个初始粗略的角点坐标P₁，P₂，P₃，P₄；根据相机成像原理，世界坐标系中的一点W(X_w,Y_w,Z_w)在像素坐标系中的投影点P的像素坐标为(u,v)，即为：

其中，Z_c为相机坐标系中点W的Z轴坐标，u₀为x方向图像中心坐标，v₀为y方向图像中心坐标，f为焦距，R为旋转矩阵，T为平移向量，f_x为u轴的尺度因子，f_y为v轴的尺度因子，dx为x方向像元尺寸，dy为y方向像元尺寸；

5-2)记棋盘格标定板平面上的点的Z＝0，所以：

其中，r₁、r₂、r₃分别为旋转矩阵R的三个列向量，t为x和y方向的平移向量；由Z_cP‘＝HW’，令则得到单应性矩阵H：

H＝A[r₁r₂t

所以根据世界坐标系中四个点的坐标和这四个点的像素级坐标便能求出单应性矩阵H。

2.根据权利要求1所述的一种棋盘格角点全自动检测方法，其特征在于，步骤5)后面还有步骤6)增强鲁棒性，在向外扩展的过程中，充分利用先验知识剔除棋盘格标定板图像上不满足条件的角点，最终完成棋盘格标定板图像上亚像素级角点的检测。

3.根据权利要求1所述的一种棋盘格角点全自动检测方法，其特征在于，步骤4)中利用标记，具体包括以下步骤：

4-1)利用几何关系求解初始小格子在像素坐标系中四个粗略的角点坐标；

4-2)根据亚像素级角点附近“垂直向量，乘积为0”的特性，令待求的精确亚像素级角点为q，则其周围的点p_i与q的连线向量为(p_i-q)；对于搜索窗口内任意一个点p_i，令p_i处的灰度梯度为G_i，得到公式：

G_i*(p_i-q)＝0

使用最小二乘法求解：

即：

令p_i点的个数为N，引入高斯权重，设pi点处的权重为w_i，亚像素级角点的坐标q为：

使用sobel卷积求点p_i处的灰度梯度值G_i；对于点p_i有：

G_i＝[dxdy]