[发明专利]一种平面编码靶标的二维图像拼接系统及其拼接方法

说明书

本发明公开了一种平面编码靶标及应用其的图像拼接系统、方法，包括多个呈阵列分布的编码单元，所述编码单元包括一个中心编码点、多个平常编码点和至少一个定位点，所述定位点的定位点分布样式用于确定所述中心编码点和所述平常编码点在所述编码单元坐标系的坐标；各个所述编码单元编码数值序列互不相同且唯一。平面编码靶标，可实现大面积编码和定位功能，应用平面编码靶标的图像拼接系统，能解决因拼接位置识别错误导致的拼接错误和误差累计问题，实现大范围、高精度和耗时短的二维图像拼接。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种平面编码靶标及应用其的图像拼接系统、方法。

背景技术

在计算机视觉领域，视觉靶标被广泛应用于视觉标定、物体位姿测量、视觉导航等场合。目前常见的视觉靶标分类有平面靶标和立体靶标：立体靶标多用于三维视觉系统的标定及测量，立体靶标制造要求较高，求解过程较为复杂且很难实现大范围的实时测量；而平面编码靶标能在兼顾测量精度的同时，实现大范围的测量要求。目前编码靶标主要有圆环型编码靶标、点分布型编码靶标、色彩型编码靶标等，圆环型编码靶标在圆环编码带上编码信息，编码信息容量较小；点分布型编码靶标通过一组点之间构成的拓扑关系进行编码，不同组之间的编码规则不同，通用性较差；色彩型编码靶标增加了颜色信息，编码容量增大的同时，也增加了识别的复杂度和算法耗时。上述这些编码靶标不能兼顾大范围、高精度及高可靠性等优点，因此设计一款能实现大范围检测要求、测量精度高且具有高可靠性的编码靶标具有重大意义。

而且，传统的图像拼接方法主要有利用傅里叶变换的相位相关法等基于频域的方法及基于特征点描述及匹配等时域方法，利用傅里叶变换的相位相关法是基于傅立叶变换的位移定理：一个平移过的函数的傅立叶变换仅仅是未平移函数的傅立叶变换与一个具有线性相位的指数因子的乘积，即空间域中的平移会造成频域中频谱的相移，从而图像可以看作是离散的二维函数来求解变换参数完成拼接；

基于特征点描述及匹配的主要流程有：1)特征点的提取；2)特征点的描述：生成描述子；3)根据拼接图像与待拼接图像中特征点的描述子进行匹配，一般为左右图像中描述子欧式距离最近的一对特征点，作为一对匹配对；

4)剔除错误匹配的特征点对：根据配准模型采用随机采用一致性进行迭代，剔除错误点对，提取在一定小误差范围内满足模型的点对；迭代的最佳配准模型的参数作为最终配准参数进行拼接。

上述这些方法的拼接精度主要依赖于算法本身，在大范围拼接过程中容易产生误差的累计，导致拼接出现错位等问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出一种平面编码靶标，可实现大面积编码和定位功能，以克服现有技术中的不足之处。

本发明的第二个目的在于提出一种应用平面编码靶标的图像拼接系统，能解决因拼接位置识别错误导致的拼接错误和误差累计问题，实现大范围、高精度和耗时短的二维图像拼接。

本发明的第三个目的在于提出一种应用平面编码靶标的图像拼接方法，能解决因拼接位置识别错误导致的拼接错误和误差累计问题，实现大范围、高精度和耗时短的二维图像拼接。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种平面编码靶标，包括多个呈阵列分布的编码单元，所述编码单元包括一个中心编码点、多个平常编码点和至少一个定位点，以所述中心编码点为圆心和R为构造半径构造所述编码单元的圆形编码区域，各个所述平常编码点位于所述圆形编码区域的内部或边缘；

所述中心编码点和其相邻的任意两个平常编码点构成定位区域，相邻的任意三个平常编码点构成编码子区域，所述编码子区域和定位区域为面积相等的等边三角形，所述定位点位于所述定位区域，且每个所述定位区域只允许存在一个所述定位点；当所述编码单元只有一个所述定位点时，所述定位点不能在所述定位区域的重心位置；