[發明專利]復雜光照與表面條件下棋盤格模式識別定位方法

無效

• 申請號: 200810037104.4
• 申請日: 2008-05-08
• 公開（公告）號: CN101271576A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 楊旭波;肖雙九;孫偉斌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種計算機視覺技術領域的識別定位方法，具體是一種復雜光照與表面條件下棋盤格模式識別定位方法。

背景技術

棋盤格模式在計算機視覺系統中經常用來做攝像機校正或者幾何注冊。作為攝像機系統中的典型應用，2000年張正友等人提出使用黑白圓點或格子模式進行攝像機校正。而在增強現實系統中，2002年Raskar等人則使用黑白棋盤格來獲得反映投影儀與攝像機之間空間變換關系的單應性矩陣。另外，在通過結構光進行建模的研究中，棋盤格模式也可以作為一種特設的結構光模式來進行三維重建。所有的上述應用中至關重要的一步都需要在攝像機采集到的圖像中對棋盤格模式進行識別與定位。在這方面，目前實用的方法很少，比較成熟實用的只有Intel公司的OpenCV視覺庫中的cvFindChessboardCorners方法，而且現在的方法初衷都是識別定位良好光照條件下平面上的棋盤格模式，沒有考慮到在較差的光照條件下非平面或者復雜物體表面上棋盤格模式的識別，而這恰好是實際的視覺系統，像增強現實系統中所碰到的大多數情況。因此，對于棋盤格模式，研究一種在復雜光照與表面條件下能健壯的識別與定位的方法是有著重大意義的。

經對現有技術的文獻檢索發現，Zhongshi?Wang等在《Applied?Mathematics?andComputation》(《應用數學與計算》，2007年總第185期894-906頁)上發表的“Recognition?and?location?of?the?internal?corners?of?planar?checkerboardcalibration?pattern?image”(平面棋盤格校正模式圖像內角點的識別與定位)，該文中提出了對平面上棋盤格模式圖像的識別，具體方法為：基于棋盤格模式內角點的本地亮度特性進行角點檢測，檢測被四個黑白方格所圍繞的棋盤格內角點；然后通過將棋盤格內角點看作棋盤格的方格邊界線的相交點，來進行棋盤格角點得識別與匹配。其不足在于：該方法只能識別平面上的棋盤格模式角點，對于不規則表面，比如任意復雜表面和不規則物體表面，不能有效的進行識別，而且對于復雜的光照環境沒有考慮，缺乏魯棒性。

發明內容

本發明是針對現有技術的不足，提供一種復雜光照與任意表面條件下棋盤格模式識別定位方法，使其克服了復雜表面和不規則物體表面上識別棋盤格模式角點的困難，并且對復雜的光照環境進行了處理，能夠健壯準確地在復雜光照以及復雜表面上識別定位棋盤格模式。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明檢測棋盤格模式中由四個黑白區域構成的角點，并記錄角點處黑白區域的邊界位置，通過角點位置以及相應的邊界位置連通屬于同一個棋盤格黑或者白區域的角點，從而得到相互連通的角點集合，通過已知棋盤格行數與列數確定棋盤格模式中的角點數，從而根據所得連通的角點集合中角點個數是否等于棋盤格模式的角點數確定棋盤格角點集合，從而識別棋盤格模式。

本發明包括兩步：

第一步是區域角點的檢測；

第二步是棋盤格模式的匹配。

所述區域角點的檢測，具體為：遍歷圖像中所有點，對每一圖像點，將其周圍圍繞著的鄰域點的二維信號根據距離中心點的距離轉化為多組一維分布信號，在一維信號上采用平均值二值化方法進行二值化，對二值化后的一維信號，進行環形形態學開與閉操作以消除噪聲，通過求去噪后一位信號上所有點處一階導數值的和，得到此一維信號所代表的原二維信號上黑白相間區域的總數。如果一個圖像點一定鄰域內的二維信號所轉化的多組一維信號有多于規定數量的信號有4個黑白相間區域，那這個圖像點被檢測為棋盤格模式的角點。

所述環形形態學操作，是指對于一個由原本的二維信號轉化而來的一維信號，進行形態學操作時，將一維信號的首尾點看成幾何位置上相鄰接的，亦即將一維信號看成一個首尾相接的環進行形態學操作。