[發(fā)明專利]環(huán)形碼標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310556492.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN104636779A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 覃政
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 覃政
• 主分類號(hào): G06K19/06
• 分類號(hào): G06K19/06;G06K7/10
• 代理公司: 北京律恒立業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)形碼標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)，可用于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中對(duì)環(huán)境中大量標(biāo)識(shí)進(jìn)行快速識(shí)別。

背景技術(shù)

在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，尤其是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中，對(duì)環(huán)境中的標(biāo)識(shí)的圖像分析可以提供圖像采集設(shè)備（如攝像機(jī)）的相對(duì)位置和相對(duì)姿態(tài)信息。

目前常采用一類光學(xué)標(biāo)識(shí)，主動(dòng)發(fā)出光線，通過閃爍進(jìn)行標(biāo)識(shí)識(shí)別，但這要求連續(xù)采集圖像序列，且主動(dòng)發(fā)光設(shè)備需消耗電力。

另有一種標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，標(biāo)識(shí)采用的是二維圖形（如二維碼或其他圖形），在圖像處理時(shí)必須先找到圖形邊緣，然后再識(shí)別內(nèi)部圖案；當(dāng)二維圖形非正對(duì)攝像機(jī)時(shí)，圖形需要旋轉(zhuǎn)一定角度，還需要校正比例和二維透視畸變，需要進(jìn)行大量的矩陣變換，導(dǎo)致識(shí)別算法更加復(fù)雜。因此，二維圖形標(biāo)識(shí)主要用于近距離，小數(shù)量的應(yīng)用場合。

基于上述現(xiàn)有方案的不足之處，為了開發(fā)出可對(duì)大量標(biāo)識(shí)進(jìn)行快速識(shí)別的標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)，本發(fā)明提出了環(huán)形碼標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，所要解決的技術(shù)問題是：對(duì)采樣得到的圖形僅通過順序掃描即可識(shí)別出標(biāo)識(shí)編碼，而不需要矩陣變換，因而計(jì)算量很小，可在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別大量標(biāo)識(shí)。

本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案實(shí)施。

一種環(huán)形碼標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)，包括標(biāo)識(shí)系統(tǒng)和圖像采集處理系統(tǒng)，標(biāo)識(shí)系統(tǒng)包含很多標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)為環(huán)形碼圖形，由一系列同心圓環(huán)構(gòu)成，圓環(huán)的寬度相同，內(nèi)徑由內(nèi)向外呈等差數(shù)列變化，各層圓環(huán)的顏色和背景的顏色可任意選取，環(huán)形碼被印刷在標(biāo)志板上，或通過平面顯示器顯示出來；圖像采集處理系統(tǒng)采集到含有環(huán)形碼的圖像，不論環(huán)形碼在圖像中的投影形狀如何變化，只需沿同一方向順序掃描整個(gè)圖像數(shù)據(jù)，即可得到圖像中所有環(huán)形碼標(biāo)識(shí)的顏色信息，通過查表得到標(biāo)識(shí)的編號(hào)，從而進(jìn)行大量標(biāo)識(shí)的快速識(shí)別。

作為優(yōu)選，各層圓環(huán)的顏色和背景的顏色可從從黑、白、紅、綠、藍(lán)、青、品、黃八種標(biāo)準(zhǔn)顏色中選取。關(guān)于八種標(biāo)準(zhǔn)色的RGB數(shù)值定義如下：黑（0,0,0）、白（255,255,255）、紅（255,0,0）、綠（0,255,0）、藍(lán)（0,0,255）、青（0,255,255）、品（255,0,255）、黃（255,255,0）。在圖像處理時(shí)，考慮到光線和攝像機(jī)導(dǎo)致的色差，可將以上色彩的容忍度適當(dāng)放寬。

作為優(yōu)選，標(biāo)識(shí)的最外環(huán)為識(shí)別環(huán)，背景和最外環(huán)的顏色不同，次外環(huán)和最外環(huán)的顏色也不同，從而有助于確定最外環(huán)的位置，通過確定進(jìn)入段寬度和退出段的寬度，確定該環(huán)形碼的透視畸變程度，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一維線性校正即可，從而提高了斜視環(huán)形碼的識(shí)別成功率。

作為優(yōu)選，為了防止偏心掃描的誤判，在一定局部區(qū)域內(nèi)，掃描得到的所有顏色編碼中，只有優(yōu)先級(jí)最高的標(biāo)識(shí)可以被承認(rèn)，其余都應(yīng)被認(rèn)為無效。優(yōu)先級(jí)的定義有兩個(gè)方面：第一，識(shí)別出的編碼位數(shù)越多，優(yōu)先級(jí)越高；第二，若識(shí)別出的編碼位數(shù)一樣，則編碼的順序變化次數(shù)越多，優(yōu)先級(jí)越高。

作為優(yōu)選，如果視野中有兩個(gè)相同的環(huán)形碼標(biāo)識(shí)，則掃描結(jié)果存在疑問，可根據(jù)環(huán)形碼大小進(jìn)行距離的粗略判斷，從而消除奇異解。

本發(fā)明的有益效果是。

1）只需按統(tǒng)一方向，對(duì)整個(gè)圖像進(jìn)行線性掃描，就能讀取多有標(biāo)識(shí)的顏色編碼，大大降低了圖像處理計(jì)算量。

2）當(dāng)采集到的標(biāo)識(shí)圖像存在透視畸變時(shí)，進(jìn)入段和退出段寬度將明顯不同，此時(shí)只需要根據(jù)畸變系數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一維線性校正即可，計(jì)算量較小。

3）引入紅、綠、藍(lán)、青、品、黃六種標(biāo)準(zhǔn)色作為可選顏色，與其他方案只采用黑白兩色相比，在更少的編碼位里能獲得更多的編碼數(shù)量。

附圖說明

圖1是對(duì)多個(gè)黑白雙色環(huán)形碼的混合圖像處理示意圖。

圖2是環(huán)形碼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是以1倍環(huán)寬d作為中心圓直徑的環(huán)形碼示意圖。

圖4是以1倍環(huán)寬d作為中心圓半徑的環(huán)形碼示意圖。

圖5是2進(jìn)制4位編碼的16種編碼結(jié)果表格。

圖6是對(duì)2進(jìn)制環(huán)形碼掃描得到的采樣圖形。

圖7是過心掃描和偏心掃描的不同結(jié)果示意圖。

圖中示意元素及編號(hào)：背景1、最外環(huán)2，次外環(huán)3。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步具體的說明：

圖1描述了一個(gè)對(duì)包含5個(gè)黑白雙色環(huán)形碼的圖像進(jìn)行處理的情況，這些環(huán)形碼的透視變形、斜視角度、長軸方向、長軸大小都不相同，但都可以通過水平方向的順序掃描得到其中的顏色碼信息，從根本上降低了圖像處理的計(jì)算量，提高了識(shí)別速度。