[发明专利]用于摄像机标定的编码平面靶标及其解码方法

权利要求书

1.一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：包括以下主要步骤：

步骤1.1、输入放置在空间中的编码平面靶标的基本信息，即位于空间中的编码平面靶标包含M行×N列个标定角点，编码平面靶标的初始平行四边形编码单元编码号为z_v，编码平面靶标上第1行第1个平行四边形编码单元的4个顶点中作为标定角点的个数Φ_p；

步骤1.2、通过摄像机拍摄位于空间的编码平面靶标，由此得到编码平面靶标的图像；

步骤2、对编码靶标图像进行8位灰度处理，并将得到的图像记为编码平面靶标灰度图像P₁；

步骤3、建立标定角点的像素坐标系，并在编码平面靶标灰度图像P₁中，利用棋盘格角点提取算法提取编码平面靶标灰度图像P₁中所包含标定角点个数最多的m行×n列个标定角点的亚像素坐标集合并记为标定角点亚像素坐标集合Q,并将所述m行×n列个标定角点亚像素坐标集合中最外围角点所围成的多边形记为最大标定角点数多边形L；

步骤4、在所述编码平面靶标灰度图像P₁中，利用数字图像处理的方法令最大标定角点数多边形L内部的所有像素点的灰度值均保持不变，L以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，并将编码平面靶标灰度图像P₁经过此处理得到的图像记为无复杂背景靶标灰度图像P₁′；

步骤5、对无复杂背景靶标灰度图像P₁′进行二值化处理，并将无复杂背景靶标灰度图像P₁′经过二值化处理得到的图像记为无复杂背景靶标二值化图像P₂；

步骤6、根据在编码平面靶标灰度图像P₁中提取的最大标定角点数多边形L内部包含m行×n列个标定角点数目,确定最大标定角点数多边形L内部包含的平行四边形编码单元个数μ，其中m、n和μ均为整数；

步骤7、在无复杂背景靶标二值化图像P₂上，作黑色连通域腐蚀处理，使得无复杂背景靶标二值化图像P₂中所有平行四边形编码单元对角处断开，并将无复杂背景靶标二值化图像P₂经过此处理得到的图像记为靶标二值化腐蚀图像P′₂；

步骤8、寻找在靶标二值化腐蚀图像P′₂中的μ个最大黑色连通域并分别记为方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ，计算得到靶标二值化腐蚀图像P′₂上的方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ质心像素坐标(x₁,y₁)₁、(x₂,y₂)₂、…、(x_μ,y_μ)_μ，并将(x₁,y₁)₁、(x₂,y₂)₂、…、(x_μ,y_μ)_μ依次作为平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中的第1个元素、第2个元素、…、第μ个元素；

步骤9、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ；

步骤10、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ的质心像素坐标o″_d,1(x″_d,1,y″_d,1)、o″_d,2(x″_d,2,y″_d,2)、…、o″_d,μ(x″_d,μ,y″_d,μ)，并将o″_d,1(x″_d,1,y″_d,1)、o″_d,2(x″_d,2,y″_d,2)、…、o″_d,μ(x″_d,μ,y″_d,μ)依次作为圆环质心像素坐标集合B中的第1个元素、第2个元素、…、第μ个元素；

步骤11、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，将除方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ以及圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ以外的黑色连通域的灰度值均赋值为255，并将靶标二值化腐蚀图像P′₂经过此处理得到的图像记为解码二值化图像P₃；

步骤12、取整数变量ζ，并赋予初始值ζ＝1；

步骤13、去除第ζ个平行四边形编码单元以外的复杂背景，得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ；

步骤14、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找得到第ζ个平行四边形编码单元的标定角点，并确定对应标定角点所属的编码区域；

步骤15、根据获得的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中所有编码标志圆的编码值，求出与第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元相对应的实际空间中放置的编码平面靶标上的平行四边形编码单元的编码号W_ζ；

步骤16、获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的非唯一编码序号；

步骤17、计算得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的唯一编码序号；

步骤18、建立靶标坐标系O_t-X_tY_tZ_t；

步骤19、利用编码平面靶标上标定角点的靶标坐标计算方法，获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的靶标坐标值；即获得了质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的亚像素坐标、唯一编码号和靶标坐标的匹配关系：

唯一编码序号为Δ′_ζ,1_σ′_ζ,1的标定角点的像素坐标C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)所对应的靶标坐标为(X_ζ,1,Y_ζ,1,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,2_σ′_ζ,2的标定角点的像素坐标C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)所对应的靶标坐标为(X_ζ,2,Y_ζ,2,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,3_σ′_ζ,3的标定角点的像素坐标C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)所对应的靶标坐标为(X_ζ,3,Y_ζ,3,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,4_σ′_ζ,4的标定角点的像素坐标C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)所对应的靶标坐标为(X_ζ,4,Y_ζ,4,0)；

步骤20、将ζ+1赋予ζ，循环执行步骤13至步骤19，获得μ个平行四边形编码单元上所有标定角点的靶标坐标值。