[發(fā)明專利]一種棋盤格角點(diǎn)全自動(dòng)檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010027789.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN111243032B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔維強(qiáng);呂德運(yùn);仲維;劉日升;樊鑫;羅鐘鉉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80;G06T7/13
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發(fā)明公開了一種棋盤格角點(diǎn)全自動(dòng)檢測方法，屬于圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域。即通過在棋盤格上設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)有顏色或者某些形狀的標(biāo)識(shí)來標(biāo)記初始的位置，拍攝圖片并進(jìn)行相應(yīng)處理，利用單位格子在像素坐標(biāo)系中初始的像素坐標(biāo)以及世界坐標(biāo)系中人為設(shè)定的世界坐標(biāo)求出的單應(yīng)性矩陣H向外擴(kuò)展，最終發(fā)散到整個(gè)棋盤格區(qū)域完成棋盤格角點(diǎn)全自動(dòng)檢測。該方法程序簡單，易于實(shí)現(xiàn)；利用單應(yīng)性矩陣向外擴(kuò)展的原理，算法運(yùn)行速度快；利用魯棒性增強(qiáng)算法檢測得到的角點(diǎn)，更加準(zhǔn)確，避免了復(fù)雜光照條件下角點(diǎn)檢測不準(zhǔn)確的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，特別涉及一種棋盤格角點(diǎn)全自動(dòng)檢測的方法。

背景技術(shù)

棋盤格角點(diǎn)作為一種特殊的角點(diǎn)在相機(jī)標(biāo)定中具有廣泛的應(yīng)用，扮演著相當(dāng)重要的角色。棋盤格圖案由于對(duì)比度明顯，特征簡單，易于檢測識(shí)別所以被廣泛地應(yīng)用于相機(jī)標(biāo)定。同時(shí)，棋盤格角點(diǎn)檢測的準(zhǔn)確與否直接決定著相機(jī)內(nèi)外參標(biāo)定的精度，而相機(jī)標(biāo)定參數(shù)準(zhǔn)確與否直接決定著后續(xù)圖像處理任務(wù)的精度。因此提高棋盤格圖像角點(diǎn)檢測的精度是視覺測量領(lǐng)域重要的課題。

現(xiàn)有角點(diǎn)檢測的方法多種多樣，大致分為四類，基于邊緣特征的角點(diǎn)檢測，基于灰度圖像的角點(diǎn)檢測，基于二值化圖像的角點(diǎn)檢測，基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的角點(diǎn)檢測。人們常用的鼠標(biāo)點(diǎn)擊式的人機(jī)交互角點(diǎn)檢測方法就是基于邊緣特征的角點(diǎn)檢測方法，也有人使用Harris或Susan角點(diǎn)提取方法是基于灰度圖像的角點(diǎn)檢測方法。還有人根據(jù)棋盤格矩形的大小設(shè)計(jì)出矩形模板來進(jìn)行比對(duì)提取的方法是基于二值化圖像和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的角點(diǎn)檢測。

其中通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊式的人機(jī)交互角點(diǎn)檢測方法通過人為選取棋盤格四個(gè)角的位置來檢測角點(diǎn)，盡管檢測精度高，但是耗時(shí)長，操作十分繁瑣。基于灰度圖像的角點(diǎn)檢測方法利用角點(diǎn)附近圖像的灰度變化值進(jìn)行檢測，但這種方法在處于復(fù)雜背景下難以獲得好的檢測精度。通過矩形模板進(jìn)行比對(duì)提取的方法適用于圖像畸變較小的情況，而實(shí)際上相機(jī)鏡頭的成像畸變有時(shí)候會(huì)很大，且光照不均，矩形的邊緣難以確定，提取出的角點(diǎn)在邊緣處誤差較大。不僅如此，上述所有方法都不能將棋盤格圖像覆蓋滿整個(gè)相機(jī)的視場角，不能用棋盤格提取邊緣區(qū)域的特征點(diǎn)，這樣標(biāo)定出來的相機(jī)內(nèi)外參一定不準(zhǔn)確。同時(shí)，對(duì)于在復(fù)雜光照條件拍攝的棋盤格圖像可能棋盤格角點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)檢和漏檢的情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有棋盤格角點(diǎn)檢測技術(shù)的不足，提供一種棋盤格角點(diǎn)全自動(dòng)檢測的方法，即通過在棋盤格上設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)有顏色或者某些形狀的標(biāo)識(shí)來標(biāo)記初始的位置，利用單位格子在像素坐標(biāo)系中初始的像素坐標(biāo)以及世界坐標(biāo)系中人為設(shè)定的世界坐標(biāo)求出的單應(yīng)性矩陣H向外擴(kuò)展，最終發(fā)散到整個(gè)棋盤格區(qū)域完成角點(diǎn)檢測。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：

一種棋盤格角點(diǎn)全自動(dòng)檢測方法，包括以下步驟：

1)設(shè)置標(biāo)記：在棋盤格上設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)某些顏色或者某些形狀的標(biāo)識(shí)來標(biāo)記初始的位置。

2)拍攝圖像：使用相機(jī)采集棋盤格標(biāo)定板圖像，并進(jìn)行初步圖像處理。

3)檢測標(biāo)記：通過形態(tài)學(xué)或顏色檢測算法檢測出預(yù)先設(shè)定的標(biāo)記的像素坐標(biāo)。

4)利用標(biāo)記：根據(jù)這些標(biāo)記的像素坐標(biāo)確定出初始小格子四個(gè)點(diǎn)的像素坐標(biāo)，通過迭代求出精確的亞像素級(jí)角點(diǎn)坐標(biāo)。

5)向外擴(kuò)展：根據(jù)這四個(gè)點(diǎn)的亞像素級(jí)角點(diǎn)坐標(biāo)和它們?cè)谑澜缱鴺?biāo)系中的世界坐標(biāo)，求出單應(yīng)性矩陣H。將單應(yīng)性矩陣H和相鄰小格子在世界坐標(biāo)系中的世界坐標(biāo)相乘，可以求出該相鄰格子另外兩個(gè)未知點(diǎn)的起始粗略亞像素級(jí)角點(diǎn)。然后根據(jù)亞像素級(jí)角點(diǎn)求解原理，求出最終的亞像素級(jí)角點(diǎn)坐標(biāo)。

6)魯棒性增強(qiáng)：在向外擴(kuò)展的過程中，充分利用先驗(yàn)知識(shí)去剔除棋盤格標(biāo)定板圖像上不滿足條件的角點(diǎn)，最終完成棋盤格圖像上亞像素級(jí)角點(diǎn)的檢測。

步驟4)中利用標(biāo)記的具體過程包括：