[發明專利]一種基于圖形幾何關系的平行四邊形編碼標志及其編碼方法

有效

• 申請號: 202110397418.0
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113188524B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 朱華炳;楊昭輝;殷玉龍;楊霈
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00;G01C11/00;G01C25/00
• 代理公司: 合肥律通專利代理事務所(普通合伙) 34140
• 代理人: 趙春海

本發明公開了一種基于圖形幾何關系的平行四邊形編碼標志及其編碼方法，該四邊形編碼標志包括四邊形背景圖案和編碼圖案，編碼圖案在四邊形背景圖案的內部，且包括定位圖案、定向圖案和編碼組合圖案，定向圖案和定位圖案用于四邊形編碼標志方向的判斷，編碼組合圖案用于四邊形編碼標志的四個角點進行編碼。本發明各編碼組合圖案的位置均通過幾何關系的原理，利用矢量積的方法完成區分，易于數字圖像處理，因此對仿射變換的圖像也能夠具有很好的穩定性，同時編碼信息容量大；可實現亞像素級圖像坐標提取，利用視覺結構光方法進行三維測量時，可利用該四邊形編碼標志實現大尺寸目標的三維點云拼接或大視場場景下的攝像機參數標定。

技術領域

本發明涉及計算機視覺中的視覺測量領域，具體為一種基于圖形幾何關系的四邊形編碼標志的編碼方法，適用于相機標定、目標特征提取、立體匹配和三維數據拼接等領域。

背景技術

在視覺測量中，對于被測物進行特征識別與匹配是該領域的研究熱點之一。但是對于高分辨率的大視場或其他復雜背景的情況下，特征提取與匹配的準確度不能滿足精度要求，而通過在被測物表面設置編碼標志，可極大提高目前特征提取與匹配的速度與精度，同時也能解決多幅圖像的匹配問題。因此，對編碼標志的設計與識別是視覺測量中的關鍵環節。

1972年，Russo和Knockeart通過利用標記點的獨有的特性實現了編譯與識別，從那以后，編碼標記點技術便飛速發展。為了滿足工業測量的要求，出現的編碼標志點類型有很多，但大多都為環形、圓形或扇形等，而這些編碼標志點存在以下缺陷：拍攝角度發生變化時，部分編碼產生變形，從而影響精度；編碼的容量較小，面對尺寸較大的目標無能為力等。

發明內容

本發明旨在克服現有編碼標志的缺陷，提出了一種基于圖形幾何關系的四邊形編碼標志的編碼方法，適用于大視場下的多目立體視覺標定，對仿射變換的圖像具有很好的穩定性，編碼容量大，針對尺寸較大的目標也能有較高的編碼精度和準確性。

為實現上述效果，本發明采用的技術方案為：

一種基于圖形幾何關系的平行四邊形編碼標志，所述標志為正方形的編碼方格，編碼方格的表面設置有四邊形背景圖案和編碼圖案，所述編碼圖案位于四邊形背景圖案的內部；

所述編碼圖案包括定位圖案、定向圖案和編碼組合圖案，所述定向圖案和定位圖案用于四邊形編碼標志方向的判斷，所述編碼組合圖案用于四邊形編碼標志各個角點的編碼。

進一步的，所述編碼組合圖案的數量為四個，每個編碼組合圖案均由一個編碼組合定向圖案和三個編碼組合編碼圖案組成。

進一步的，所述定位圖案、定向圖案、各個編碼組合定向圖案和各個編碼組合編碼圖案均不重疊且不連通。

進一步的，所述定向圖案、定位圖案、編碼組合定向圖案和編碼組合編碼圖案的顏色相同，且與四邊形背景圖案的顏色存在明顯差異。

進一步的，任意一個編碼組合編碼圖案的面積均小于任意一個定向圖案的面積，并且任意一個編碼組合定向圖案的面積均小于任意一個編碼組合編碼圖案的面積。

進一步的，所述定向圖案的幾何中心與定位圖案的幾何中心的連接線段與編碼方格的一條邊，且該連接線段的中點毗鄰/重合于編碼方格的幾何中心點。

進一步的，所述四邊形背景圖案的四角劃分為成四個區域，每個區域內設置有一個編碼組合圖案，并且每個編碼組合定向圖案的幾何中心毗鄰/重合于該編碼組合定向圖案所在區域的幾何中心點。

8、根據權利要求2或7所述的一種四邊形編碼標志，其特征在于：每個編碼組合圖案內，三個編碼組合編碼圖案的位置滿足公式：

其中：在模長或方向上有明顯的差異；

N為四邊形編碼標志的編碼號，N為正整數，且N∈[0,4095]；