[發明專利]一種環形編碼標記點的編碼及識別方法

有效

• 申請號: 201810957280.3
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109285198B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 王福吉;潘翼;劉巍;李肖;賈振元;馬建偉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T9/00
• 分類號: G06T9/00;G06T7/11;G06T3/40;G06T3/00;G06T7/62
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 關慧貞

本發明一種環形編碼標記點的編碼及識別方法屬于計算機視覺測量技術領域，涉及一種環形編碼標記點的編碼及識別方法。該方法首先根據二進制與十進制轉換關系設計環形編碼帶，拍攝圖像后利用常規圖像處理算法完成編碼標記點的檢測及定位。采用環形編碼帶的灰度跳變點作為解碼起點，通過單次順時針移動計算并提取二進制碼值，檢測并判斷二進制碼值串中最高位的位置，將該二進制串分割并重新拼接，將生成的二進制串代表的十進制數值實現解碼。該方法利用重新排列二進制串的方式避免了循環移位計算過程，僅需單次檢測并通過重新排列的方式完成碼值提取，同時編碼值不受限制可任意選取，解碼效率及碼值利用率高，具有良好普適性及可行性。

技術領域

本發明屬于計算機視覺測量技術領域，涉及一種環形編碼標記點的編碼及識別方法。

背景技術

近年來，編碼標記點由于在攝影測量中具有定位、識別及信息表征等作用，在視覺測量領域被廣泛應用。其中，在近景攝影測量中最常使用環形編碼標記點，其設計原則為：內部的中心圓用于標記點定位，外部為均等分的環狀編碼帶，以加載唯一的身份信息，主要用于標記點的識別，兩者結合以便于計算機的快速、高效識別。但傳統的編碼標記點解碼原理為將最終得到的二進制數值串循環移動多次，取對應的十進制數最小的數作為為最后的解碼值，該方法由于不能在高位與低位中不能出現相同的二進制片段，存在解碼效率低、十進制碼值及同比二進制數利用率差等缺陷，因此根據編碼標記點編碼與解碼特征發明一種兼顧解碼效率與碼值利用率的編碼標記點檢測及識別方法具有重要意義。

天津工業大學宋麗梅、陳昌曼等發明的專利號為CN 103310215 A的“一種環狀編碼標記點的檢測與識別方法”，該方法將外部環狀碼帶這一局部形狀特征轉化為平行直線這種容易檢測和計算的形狀特征，具有較高的編碼標記點識別速率及識別準確率，但該方法最終仍使用循環排序求極小值的方法進行碼值提取，因此解碼效率及碼值利用率較低。西華大學董秀成、曾玉等發明的專利號為CN 107578051 A的“一種環狀編碼標記點的檢測與識別方法”，該方法將環形編碼點的編碼環帶分離，通過求取白色碼帶灰度中心對其進行順時針排序，來提取橢圓圖像的解碼端點并重構為圓形圖像中的解碼端點，進而完成碼值提取，且定位精度較高，但該方法僅提高了碼值提取效率，對于圖像中每個環形編碼帶均需要求取解碼端點，降低了解碼效率。

發明內容

本發明要解決的技術難題是克服現有技術的缺陷問題，發明一種環形編碼標記點的編碼及識別方法，該方法首先根據二進制與十進制轉換關系設計環形編碼帶，拍攝圖像后利用常規圖像處理算法完成編碼標記點的檢測及定位，采用環形編碼帶的灰度跳變點作為解碼起點，通過單次順時針移動計算并提取二進制碼值，檢測并判斷二進制碼值串中最高位的位置，將該二進制串分割并重新拼接，將生成的二進制串代表的十進制數值實現解碼。該方法僅需單次檢測并通過重新排列的方式完成碼值提取，編碼值不受限制可任意選取，具有解碼效率及碼值利用率高，普適性好的特點。

本發明所采用的技術方案是一種環形編碼標記點的編碼及識別方法，其特征是，該方法首先根據二進制與十進制轉換關系設計環形編碼帶，根據二值化、最小二乘法擬合等常規算法處理拍攝的圖像，完成編碼標記點的檢測及定位得到環形編碼點的圖像后，基于環形編碼帶的灰度變化，以灰度跳變點作為解碼起點單次順時針移動，根據圓心角和弧度計算該編碼帶上所包含的0或1，進而提取二進制碼值串，檢測該二進制串并判斷其最高位的位置，將該二進制串分割為兩個片段并重新拼接生成新的二進制串，其代表的十進制數值即為最終的編碼值。方法的具體步驟如下：

步驟1：環形編碼帶編碼

本文使用的環形編碼標記點為10位編碼標記點，即每隔36°對環形編碼帶進行分度，其中背景及代表“0”的環形編碼帶為黑色，中心圓及代表“1”的環形編碼帶為白色，其圖像灰度直方圖具有雙峰特征。依據本文解碼方法，編碼過程即為將十進制數轉化為二進制數，并將環形編碼帶中的白色塊與二進制數的“1”對應。

步驟2：編碼標記點檢測