[发明专利]一种基于图形几何关系的平行四边形编码标志及其编码方法

说明书

本发明公开了一种基于图形几何关系的平行四边形编码标志及其编码方法，该四边形编码标志包括四边形背景图案和编码图案，编码图案在四边形背景图案的内部，且包括定位图案、定向图案和编码组合图案，定向图案和定位图案用于四边形编码标志方向的判断，编码组合图案用于四边形编码标志的四个角点进行编码。本发明各编码组合图案的位置均通过几何关系的原理，利用矢量积的方法完成区分，易于数字图像处理，因此对仿射变换的图像也能够具有很好的稳定性，同时编码信息容量大；可实现亚像素级图像坐标提取，利用视觉结构光方法进行三维测量时，可利用该四边形编码标志实现大尺寸目标的三维点云拼接或大视场场景下的摄像机参数标定。

技术领域

本发明涉及计算机视觉中的视觉测量领域，具体为一种基于图形几何关系的四边形编码标志的编码方法，适用于相机标定、目标特征提取、立体匹配和三维数据拼接等领域。

背景技术

在视觉测量中，对于被测物进行特征识别与匹配是该领域的研究热点之一。但是对于高分辨率的大视场或其他复杂背景的情况下，特征提取与匹配的准确度不能满足精度要求，而通过在被测物表面设置编码标志，可极大提高目前特征提取与匹配的速度与精度，同时也能解决多幅图像的匹配问题。因此，对编码标志的设计与识别是视觉测量中的关键环节。

1972年，Russo和Knockeart通过利用标记点的独有的特性实现了编译与识别，从那以后，编码标记点技术便飞速发展。为了满足工业测量的要求，出现的编码标志点类型有很多，但大多都为环形、圆形或扇形等，而这些编码标志点存在以下缺陷：拍摄角度发生变化时，部分编码产生变形，从而影响精度；编码的容量较小，面对尺寸较大的目标无能为力等。

发明内容

本发明旨在克服现有编码标志的缺陷，提出了一种基于图形几何关系的四边形编码标志的编码方法，适用于大视场下的多目立体视觉标定，对仿射变换的图像具有很好的稳定性，编码容量大，针对尺寸较大的目标也能有较高的编码精度和准确性。

为实现上述效果，本发明采用的技术方案为：

一种基于图形几何关系的平行四边形编码标志，所述标志为正方形的编码方格，编码方格的表面设置有四边形背景图案和编码图案，所述编码图案位于四边形背景图案的内部；

所述编码图案包括定位图案、定向图案和编码组合图案，所述定向图案和定位图案用于四边形编码标志方向的判断，所述编码组合图案用于四边形编码标志各个角点的编码。

进一步的，所述编码组合图案的数量为四个，每个编码组合图案均由一个编码组合定向图案和三个编码组合编码图案组成。

进一步的，所述定位图案、定向图案、各个编码组合定向图案和各个编码组合编码图案均不重叠且不连通。

进一步的，所述定向图案、定位图案、编码组合定向图案和编码组合编码图案的颜色相同，且与四边形背景图案的颜色存在明显差异。

进一步的，任意一个编码组合编码图案的面积均小于任意一个定向图案的面积，并且任意一个编码组合定向图案的面积均小于任意一个编码组合编码图案的面积。

进一步的，所述定向图案的几何中心与定位图案的几何中心的连接线段与编码方格的一条边，且该连接线段的中点毗邻/重合于编码方格的几何中心点。

进一步的，所述四边形背景图案的四角划分为成四个区域，每个区域内设置有一个编码组合图案，并且每个编码组合定向图案的几何中心毗邻/重合于该编码组合定向图案所在区域的几何中心点。

8、根据权利要求2或7所述的一种四边形编码标志，其特征在于：每个编码组合图案内，三个编码组合编码图案的位置满足公式：

其中：在模长或方向上有明显的差异；

N为四边形编码标志的编码号，N为正整数，且N∈[0,4095]；