[發明專利]一種基于二維碼的高精度視覺定位方法及系統

在審

• 申請號: 201710826864.2
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107609451A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 張米令;王永錕;李洪祥
• 申請（專利權）人: 斯坦德機器人（深圳）有限公司
• 主分類號: G06K7/14
• 分類號: G06K7/14;G06T5/00;G06T7/13
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙)44451
• 代理人: 羅志偉

1.一種基于二維碼的高精度視覺定位方法，其特征在于，包括依次執行如下步驟：

標定步驟：對采集圖像用到的工業相機進行標定，得到工業相機的內參數；

濾波步驟：對工業相機采集到圖片進行濾波處理，減小噪聲對識別精度的影響，并對圖像進行二值化；

邊緣檢測步驟：對采集到的圖像進行邊緣檢測；

初定位步驟：利用形態學操作對二維碼初定位；

直線檢測步驟：利用Hough變換進行直線檢測；

校正步驟：二維碼的旋轉校正；

解碼步驟：對二維碼進行解碼識別；

位姿解算步驟：結合解碼得到的二維碼信息和其世界坐標系下的坐標進行位姿解算。

2.根據權利要求1所述的高精度視覺定位方法，其特征在于：

在所述濾波步驟中，選取一個大小為3×3的滑動窗口，該窗口沿著數據的行方向逐像素滑動，在每次滑動期間內，窗口中的所有像素按照灰度值被排序，數據中的中值作為輸出，替代原來窗函數的中心位置像素的灰度值，從而實現圖片的濾波處理；

在所述濾波步驟中，設圖像的閾值為T，依次設定閾值T的大小，分別計算出大于T、小于T的像素數目和灰度值之和，然后再分別計算出大于閾值和小于閾值的像素灰度值的概率和平均灰度值，再使用概率和平均灰度值求出類間方差，最后對計算出的254個類間方差進行對比，選取最大的類間方差值作為圖像二值化的閾值，從而實現圖像的二值化；

在所述邊緣檢測步驟中，圖像的邊緣是圖像灰度值發生突變的像素的集合，邊緣處圖像灰度值的一階導數和二階導數都會有明顯的變化，從而利用變化可以求得圖像的邊緣，并通過高斯拉普拉斯算子進行邊緣檢測。

3.根據權利要求1所述的高精度視覺定位方法，其特征在于：

在所述初定位步驟中，對二維碼圖像進行腐蝕膨脹處理，消除二維碼內部的干擾點，再掃描腐蝕膨脹后圖像的黑色像素點，標記掃描到的連通區域并計算出每個連通區域的面積大小，對掃描到的連通區域面積進行排列，找到其中面積最大的區域作為二維碼區域。

4.根據權利要求1所述的高精度視覺定位方法，其特征在于：

在所述直線檢測步驟中，設任意一條直線在直角坐標系中的方程為：設一條直線L在直角坐標系中的方程為：

y＝kx+b(1)

直線L的參數方程可以表示為：

ρ＝x cosθ+y sinθ(2)

其中，ρ表示原點到直線的距離，θ表示該直線與x軸的夾角，

統計出極坐標系中經過每個交點的曲線個數，找到個數最多的點即對應的是某條直線；

在所述校正步驟中，假設旋轉前二維碼的像素坐標為(x₀,y₀)，用極坐標表示為(r cos a,r sin a),旋轉θ角度后像素坐標為(x₁,y₁)，旋轉后的極坐標表示為(r cos(a-θ),r sin(a-θ))，那么有：

x1=r cos(a-θ)=r cos a cosθ+r sin a sinθ=x0cosθ+y0sinθy1=r sin(a-θ)=r sin a cosθ-r cos a sinθ=-x0sinθ+y0sinθ---(3)]]>

x1y1=cosθsinθ-sinθcosθx0y0---(4)]]>

利用上述方法可以實現二維碼的旋轉校正。