[发明专利]一种能量线性变化圆形标记点及提取方法

摘要

本发明一种能量线性变化圆形标记点及提取方法属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种关于能量线性变化标记点和准确稳定的标记点提取方法。标记点整体呈现圆形，从中心向边缘灰度呈线性变化，中心处亮度最高，灰度最大。在标记点提取时，先进行标记点中心的粗提取，利用整体标记点图形的对称性，使用灰度重心法进行粗提取，提取标记点的形心。之后运用整个标记点的灰度线性信息，而不是单一的边界信息进行椭圆锥拟合，再通过最小二乘法拟合出最优的椭圆锥，得到精确的能量标记点的中心坐标。本发明采用两种提取方法来保证提取精度，能量线性变化圆形标记点和拟合方法比传统标记点有更广泛、精度更高的应用，提高了标记点提取的精度和鲁棒性。

主权项

一种能量线性变化圆形标记点及提取方法，其特征是，标记点整体呈现圆形，从中心向边缘灰度呈线性变化，中心处亮度最高，灰度最大；在标记点提取时，先进行标记点中心的粗提取，根据实际情况，利用整体标记点图形的对称性，使用灰度重心法进行粗提取，提取标记点的形心；之后运用整个标记点的灰度线性信息，而不是单一的边界信息进行椭圆锥拟合，再通过最小二乘法拟合出最优的椭圆锥，得到精确的能量标记点的中心坐标；提取方法的具体步骤如下：第一步在平面上应用能量线性变化圆形标记点对称性的粗提取方法，用灰度重心法求取目标标记点的公式如下：$\stackrel{\‾}{x}=\frac{\underset{x,y\∈S}{\Σ}x\×f(x,y)}{\underset{x,y\∈S}{\Σ}f(x,y)}---\left(1\right)$$\stackrel{\‾}{y}=\frac{\underset{x,y\∈S}{\Σ}y\×f(x,y)}{\underset{x,y\∈S}{\Σ}f(x,y)}---\left(2\right)$其中：f(x,y)是坐标为(x,y)的像素点的灰度值，S是目标区域集合，是区域粗提取中心点坐标；第二步采用椭圆锥拟合方法对标志图案的灰度信息进行提取首先采用椭圆锥拟合法对标志图案的灰度信息进行提取，当标志的灰度值z＝f(x,y)被提取后，按椭圆锥方程对提取的点进行拟合，其表达如下：$F(x,y,z)=\frac{{(x-d)}^2}{a^2}+\frac{{(y-e)}^2}{b^2}-\frac{{(z-f)}^2}{c^2}=0---\left(3\right)$其中，(x,y,)为样本点坐标，z＝f(x,y)为对应样本点的灰度值，a,b,c,d,e,f为椭圆锥方程参数；第三步通过最小二乘法拟合出最优的椭圆锥首先在第一步提取的区域粗提取中心点附近的S范围内提取一定数量的样本点N；用最小二乘法拟合出最优的椭圆锥，求解目标函数的最小值：$g(a,b,c,d,e,f)=min\underset{i=1}{\overset{500}{\Σ}}{\[\frac{{(x_i-d)}^2}{a^2}+\frac{{(y_i-e)}^2}{b^2}-\frac{{(z_i-f)}^2}{c^2}\]}^2---\left(4\right)$令对公式(3)的参数a,b,c,d,e,f进行求解，得到椭圆锥顶点坐标(d,e,f)，即精确的求出了能量标记点的精确提取中心点坐标(d,e)。