[发明专利]基于仿射变换和均值像素法的环状编码点鲁棒性识别方法

权利要求书

1.一种基于仿射变换和均值像素法的环状编码点鲁棒性识别方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：预处理：将获得的编码标记点原图像进行预处理，然后对预处理后的图像进行Canny边缘检测处理，得到原图像的边缘图像；

所述步骤一中预处理的方法为：

步骤1：对编码标记点原始图像进行图像灰度化处理，得到的灰度图像；

步骤2：对获得的灰度图像进行高斯滤波处理，获得高斯滤波图像；

步骤3：对步获得的高斯滤波图像进行二值化处理，得到编码标记点的二值化图像；

步骤4：对编码标记点的二值化图形进行Canny边缘检测处理，得到编码标记点的边缘图像；

步骤二：将中心标记点从边缘图像中筛选出来：将边缘图像中不满足尺寸准则、形状准则、面积差准则的轮廓剔除出去，获得中心标记点轮廓；

所述步骤二中尺度准则为：

其中，S_min和S_max分别对应标记点轮廓面积S在射影角度为0°到85°之间的最小值和最大值；P_min和P_max分别对应标记点轮廓周长P在0°到85°之间的最小值和最大值；

所述形状准则为：

其中，S_contours是轮廓的面积，P_contours是轮廓的周长，Q_max是轮廓圆度阈值；

所述面积差准则为：

其中，S_contours是轮廓的面积，S_ellipse是轮廓的椭圆拟合面积；ΔA表示轮廓椭圆拟合面积与轮廓面积之差相对于廓面积比值的绝对值，是衡量面积误差的指标；

步骤三：利用区域分割和仿射变换将因透视投影退化的椭圆型编码标记点映射成规则圆形；

所述步骤三的实现方法为：利用区域分割技术将标记点目标区域分割出来，即根据编码标记点设计特点，构建出一个以标记点椭圆拟合圆心为中心、长轴3倍为边长的正方形区域，利用正方形区域将成像后的编码标记点从原图像中分割出来；然后利用最小二乘法对分割处理的特征区域进行仿射变换，将椭圆型编码标记点映射成规则圆形；

所述最小二乘法的实现方法为：

A：首先获取原图像中任意四个点且至少三个点不在同一直线上及目标图像上的四个点，选用编码带最外层椭圆轮廓的最小外接矩形的四个顶点(p1，p2，p3，p4)作为原图像中的四个点，假设变换后的图形轮廓为正圆轮廓，已知中心标记点拟合椭圆长轴为a，则设定目标图像的四个点分别为(0，0)，(3a，0)，(3a，3a)，(0，3a)；

B：根据原图和目标图像对应的两组坐标点，利用最小二乘法获取转换参数，进而求得原图像到目标图像的仿射变换矩阵；

C：通过仿射变换矩阵将原图像进行仿射变换，得到规则圆形；

步骤四：利用均值像素法对规则圆形中的循环遍历标记点进行解码，获得编码标记点的解码值；

所述步骤四中采用质心法对编码标记点进行亚像素定位，然后采用均值像素法获取编码标记点的解码值，实现方法为：

S1：在变换后得到的规则圆形的编码标记点图像中，环形编码带M位于编码带内边界和外边界的中间；遍历环形编码带M一周，每隔24°取一个像素，取到15个像素值，获得了一个15位二进制数字序列b[i]，通过移位运算将15位二进制序列b[i]转化成对应最小十进制整数的二进制序列b_min[i]，其中，i＝0,1,2……14；

S2：继续遍历环形编码带M相对于上次取像素值的位置顺时针偏移一度，每隔24°取一个像素，取到15个像素值b2[i]；

S3：将上述过程循环u次，每一次遍历环形编码带M取像素值的位置较上次取像素值位置顺时针挪动一度，获得了u个二进制序列b_(j)[i]；其中，j＝1,2……u，u24；

S4：分别对这u个二进制序列进行移位运算，获得u个二进制序列b_min(j)[i]，对u个二进制序列b_min(j)[i]中对应的元素求和再求平均数后得到一个15位的二进制序列b_even[i]；

S5：分别对序列b_even[i]中的15个元素进行阈值判断，如果大于0.5，二进制数字被置为1，如果小于0.5，二进制数字被置为0，获得最终的15位二进制序列b_result[i]；

S6：将二进制序列b_result[i]转换成十进制数，十进制整数是这个编码标记点所对应的解码值：