[發(fā)明專利]基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110273192.X
• 申請日: 2011-09-15
• 公開（公告）號: CN102999681A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田新偉;曹新
• 申請（專利權(quán)）人: 上海瑞伯德智能系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海世貿(mào)專利代理有限責(zé)任公司 31128
• 代理人: 嚴(yán)新德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物理領(lǐng)域，尤其涉及測量技術(shù)，特別涉及機(jī)器視覺領(lǐng)域中測量物體圓心的技術(shù)，具體的是一種基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法。

背景技術(shù)

在機(jī)器視覺領(lǐng)域中，有很多尋找圓形物體圓心的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)中，通過計(jì)算圓形區(qū)域像素點(diǎn)的x、y坐標(biāo)并分別求取他們的平均值，從而求得圓形區(qū)域的重心，即圓心。這種方法對圖片的依賴程度太高，需要在圖片中明顯地區(qū)分出圓形區(qū)域，但是由于現(xiàn)場環(huán)境的一些不可控因素，所以難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法，所述的這種基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法要解決現(xiàn)有的機(jī)器視覺技術(shù)中通過計(jì)算圓形區(qū)域像素點(diǎn)坐標(biāo)求圓心的方法不可靠的技術(shù)問題。

本發(fā)明的這種基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法，包括一個(gè)利用計(jì)算機(jī)對目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域進(jìn)行分析的過程，所述的目標(biāo)圖片呈矩形，所述的圓形區(qū)域具有一個(gè)已知的半徑，其中，在所述的對目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域進(jìn)行分析的過程中，在目標(biāo)圖片上疊加一個(gè)正方形的模板，所述的正方形的模板內(nèi)設(shè)置有一個(gè)圓環(huán)，所述的圓環(huán)的外圓周與模板的四邊相切，圓環(huán)的內(nèi)圓的半徑等于已知的圓形區(qū)域的半徑，將圓環(huán)的內(nèi)圓疊加在目標(biāo)圖片中的圓形區(qū)域上，然后根據(jù)模板的四邊位置在目標(biāo)圖片中設(shè)定待處理圖像的邊緣，然后將模板的中心點(diǎn)移動到待處理圖像中的任意一個(gè)像素點(diǎn)，以該點(diǎn)為軸心、以水平方向向右為x軸、以逆時(shí)針方向?yàn)檎瑢軸繞軸心旋轉(zhuǎn)360度，在旋轉(zhuǎn)過程中記錄圓環(huán)與目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域發(fā)生重合的次數(shù)，在旋轉(zhuǎn)過程中記錄圓環(huán)與目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域發(fā)生重合的角度的數(shù)目，然后將模板的中心點(diǎn)移動到待處理圖像中的其余像素點(diǎn)，以相同的旋轉(zhuǎn)方式記錄所在像素點(diǎn)上圓環(huán)與目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域發(fā)生重合的角度的數(shù)目，最后找出發(fā)生重合的角度的最大數(shù)目，以角度最大數(shù)目的重合發(fā)生時(shí)、模板的中心點(diǎn)所在的像素點(diǎn)為目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域的圓心位置。即在[0,360]上每一個(gè)角度處查看是否有重合點(diǎn)，如有則記為1次，若有多個(gè)點(diǎn)也只記錄1次，當(dāng)遍歷完所有角度，有重合點(diǎn)的角度總個(gè)數(shù)，最后找出發(fā)生重合的最大次數(shù)。

進(jìn)一步的，設(shè)模板的寬度和高度均為a，目標(biāo)圖片的高度和寬度分別為w和h，模板在目標(biāo)圖片上的起始移動位置是目標(biāo)圖片上的（(a+1)/2,(a+1)/2）像素點(diǎn)坐標(biāo)位置，模板在目標(biāo)圖片上的終點(diǎn)位置是目標(biāo)圖片上的（h-(a-1)/2,w-(a-1)/2）像素點(diǎn)坐標(biāo)位置。?

進(jìn)一步的，在所述的對目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域進(jìn)行分析的過程中，先將目標(biāo)圖片的高度和寬度縮小，然后利用所述的模板的圓環(huán)旋轉(zhuǎn)找到目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域的圓心的大致位置，然后根據(jù)縮小圖片中圓心的大致位置，在原始的目標(biāo)圖片中的對應(yīng)位置附近利用模板的圓環(huán)旋轉(zhuǎn)求取更精確的值。

進(jìn)一步的，此算法的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，復(fù)雜度為線性的。

本發(fā)明和已有技術(shù)相比較，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明從模板圓環(huán)區(qū)域與目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域重合的部分取得圓環(huán)區(qū)域中斷斷續(xù)續(xù)點(diǎn)的集合，以模板圓環(huán)區(qū)域的中心點(diǎn)為這些斷斷續(xù)續(xù)點(diǎn)的集合的中心，通過旋轉(zhuǎn)模板圓環(huán)的過程，記錄像素點(diǎn)在圓環(huán)中出現(xiàn)的次數(shù)，以相同方法將模板中心點(diǎn)遍歷目標(biāo)圖片，以像素點(diǎn)在圓環(huán)中出現(xiàn)次數(shù)最多的位置為目標(biāo)圖片中圓形區(qū)域的圓心。本發(fā)明對目標(biāo)圖片的依賴程度低，目標(biāo)圖片無需分出明顯和完整的圓形區(qū)域，適合有干擾物的現(xiàn)場環(huán)境。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法中的模板的示意圖。

圖2是本發(fā)明的基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法中的模板與目標(biāo)圖片疊加后的示意圖。

圖3是本發(fā)明的基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法的一個(gè)實(shí)施例中的目標(biāo)圖片。

圖4是本發(fā)明的基于圓環(huán)匹配的圓心計(jì)算方法的另一個(gè)實(shí)施例中的目標(biāo)圖片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1