專利名稱：一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種角點檢測方法，尤其是涉及一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū) 域角點檢測方法，適用于電視臺虛擬演播室的攝像機標(biāo)定系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自從電視開播以來，電視節(jié)目中主持人身后的場景總是簡單而且色彩單 調(diào)。這些實景的搭建通常采用木料、紙板和油漆等材料。隨著時間的推移， 在節(jié)目中為電視觀眾提供更豐富的視覺效果變得越來越重要，這就需要突破 早期傳統(tǒng)場景制作方式的局限性。鍵技術(shù)是第一個獲得突破的技術(shù)，在黑白 電視時代，采用的是亮鍵技術(shù)，后來隨著彩色電視的出現(xiàn)，出現(xiàn)了色鍵技術(shù) 并得到應(yīng)用。通過鍵技術(shù)，前景圖像中的某一部分可以被計算機中一幅靜態(tài) 圖像替代，也可以被事先錄制好的視頻、直播的視頻或者任何其他的視頻圖 像源所替代。但是要實現(xiàn)豐富的節(jié)目效杲，僅依靠亮鍵或色鍵技術(shù)還是不夠 的一因為在攝像機運動拍攝時，合成視頻輸出中的前景信號和背景信號之間 沒有同步變化的關(guān)系。拍攝主持人的前景攝像機發(fā)生推、拉、搖、移等運動 時，觀眾立刻會發(fā)現(xiàn)背景存在明顯的虛假現(xiàn)象。虛擬演播室技術(shù)的誕生就是 為了解決節(jié)目拍攝中使用色鍵簡單摳像存在的諸多限制。虛擬演播室技術(shù)是 在傳統(tǒng)色鍵摳像技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用計算機三維圖形技術(shù)和視頻合成技術(shù)， 根據(jù)前景攝像機的位置焦距等參數(shù)，使三維虛擬場景的透視關(guān)系與前景保持 一致，經(jīng)過色鍵合成后，使得前景中的人物道具看起來完全沉浸于計算機所 產(chǎn)生的三維虛擬場景中，從而創(chuàng)造出逼真的、立體感很強的演播室效果。
虛擬演播室中的一個關(guān)鍵技術(shù)是攝像機標(biāo)定技術(shù)，該技術(shù)也是跟蹤技術(shù) 的重要基礎(chǔ)。攝像機標(biāo)定技術(shù)能夠測定攝像機的內(nèi)部參數(shù)，初始定位技術(shù)能 夠獲得攝像機的初始外部參數(shù)，而傳感器的平搖、俯仰角度的變化可以修改 外部參數(shù)，變焦、聚焦脈沖的變化可以修改內(nèi)部參數(shù)，在內(nèi)外參數(shù)的共同作 用下來完成跟蹤。在攝像機標(biāo)定過程中，測定攝像機的內(nèi)部參數(shù)時首先需要采集許多標(biāo)志 圖像，然后檢測出這些標(biāo)志圖像中標(biāo)志的最外邊框上的角點，最后利用標(biāo)志 最外邊框上的角點推導(dǎo)出攝像機的內(nèi)部參數(shù)。檢測標(biāo)志最外邊框上的角點， 需要先檢測二值標(biāo)志圖像中所有連通區(qū)域的角點，用于計算所有連通區(qū)域的 重心及其與二值標(biāo)準(zhǔn)圖像中心的距離，然后利用連通區(qū)域的重心與二值標(biāo)準(zhǔn) 圖像中心的距離以及連通區(qū)域的面積檢測出標(biāo)志的最外邊框，進(jìn)而檢測出最
外邊框上的角點?，F(xiàn)有的檢測連通區(qū)域角點的方法采用的是在對二值化標(biāo)志 圖像進(jìn)行連通區(qū)域分割后，對連通區(qū)域邊緣像素點集進(jìn)行直線擬合求交點的 技術(shù)，由于該方法的擬合算法不穩(wěn)定，因而使得角點檢測結(jié)果不能保持穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種二值標(biāo)志圖像中 連通區(qū)域角點檢測方法，該方法能夠準(zhǔn)確的檢測出連通區(qū)域的角點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種二值標(biāo)志圖像中連 通區(qū)域角點檢測方法，該方法首先對二值標(biāo)志圖像中的連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)號， 然后進(jìn)行以下操作
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左上角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定 標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右上像素點、正上像素點、 左上像素點和左前像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通 區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再 次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左上角點 橫坐標(biāo)，如果小于，則將左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)；
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域右上角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定 標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的左上像素點、正上像素點、 右上像素點和右后像素點的像素值是否均為255,如是，則指定該標(biāo)號連通 區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再 次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否大于右上角點 橫坐標(biāo)，如果大于，則將右上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)；
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域右下角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右后像素點、右下像素點、 正下像素點和左下像素點的像素值是否均為255,如是，則將指定標(biāo)號連通 區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再 次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否大于右下角點 橫坐標(biāo)，如果大于，則將右下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)；
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左下角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定
標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的左前像素點、左下像素點、
正下像素點和右下像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通
區(qū)域的左下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再
次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左下角點 橫坐標(biāo)，如果小于，則將左下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。
如上所述的一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法，其中，遍歷二 值標(biāo)志圖像從二值標(biāo)志圖像的左上角像素點開始，按照從左到右、從上到下
的順序遍歷；或者從二值標(biāo)志圖像的右上角像素點開始，按照從右到左、從 上到下的順序遍歷；或者從二值標(biāo)志圖像的左下角像素點開始，按照從左到 右、從下到上的順序遍歷；或者從二值標(biāo)志圖像的右下角像素點開始，按照 從右到左、從下到上的順序遍歷。
本發(fā)明所述的方法避開了現(xiàn)有的角點檢測方法中區(qū)域邊緣像素點集作直 線擬合的算法，排除了不穩(wěn)定因素。大量試驗表明本發(fā)明所述方法穩(wěn)定性高 于現(xiàn)有的方法，可靠性也得到了增強。


圖1是具體實施方式
中所述的分割二值標(biāo)志圖像流程圖； 圖2是具體實施方式
中檢測連通區(qū)域左上角點流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明適用于電視臺虛擬演播室的攝像機標(biāo)定系統(tǒng)，其目標(biāo)是在一幅經(jīng)
6過二值化處理及采用連通區(qū)域標(biāo)記法分割過的標(biāo)志圖像中，準(zhǔn)確地檢測出連 通區(qū)域的四個角點。所述的標(biāo)志圖像是指白紙或白色背景上畫出的回字形黑
色矩形邊框，邊框?qū)挾纫话愦笥诘扔?0mm,邊框數(shù)量可取大于等于兩圏，最 內(nèi)側(cè)邊框可以是實心，也可以是空心。所述的連通區(qū)域是指二值圖像中像素 值為0或像素值為255的若干相鄰像素的集合，所述的相鄰是指兩個像素點 的橫坐標(biāo)或縱坐標(biāo)之差等于1。
如圖l所示，本實施方式中分割二值標(biāo)志圖^f象采用連通區(qū)域標(biāo)記法，即 從二值標(biāo)志圖像次邊緣的左上角像素點開始，按照從左到右、從上到下的順 序遍歷除邊緣之外的二值標(biāo)志圖像，將二值標(biāo)志圖像中所有的像素值為0的 像素點進(jìn)行標(biāo)號，屬于同一連通區(qū)域的像素值為0的像素點標(biāo)號相同，不屬 于同一連通區(qū)域的像素值為O的像素點標(biāo)號不同，同時記錄每個連通區(qū)域的 面積。
像素值為0的像素點所屬連通區(qū)域的標(biāo)號用數(shù)組Tl記錄，該數(shù)組的長 度為二值標(biāo)志圖像中像素點的總個數(shù)，每個像素點所屬連通區(qū)域的標(biāo)號用一 個與其對應(yīng)的數(shù)組元素來記錄。數(shù)組T1中所有元素被初始化為0,表示掃描 前所有像素點不屬于任何區(qū)域，連通區(qū)域的標(biāo)號從1開始有效。每個連通區(qū) 域的面積用數(shù)組T2記錄，該數(shù)組能夠動態(tài)擴展，即能夠動態(tài)增加連通區(qū)域的 個數(shù)。數(shù)組T2的初始長度為1，掃描過程中遇到一個未標(biāo)記的連通區(qū)域則長 度加1。數(shù)組每個元素的索引作為連通區(qū)域的標(biāo)號，對應(yīng)元素值用來記錄該 標(biāo)號連通區(qū)域的面積。標(biāo)號從1開始有效，數(shù)組第一個元素標(biāo)號為0,也即 第一個元素不使用。標(biāo)記和記錄的過程包括以下步驟。
U)判斷當(dāng)前像素點的像素值是否為0,如果當(dāng)前像素點的像素值不為 0,則繼續(xù)判斷下一個像素點。
(2)判斷當(dāng)前像素點的右上像素點的像素值是否為0,如果右上像素點 的像素值為0，則將右上像素點所屬連通區(qū)域的標(biāo)號傳給當(dāng)前像素點，同時 將該標(biāo)號代表的連通區(qū)域面積加1;繼續(xù)判斷當(dāng)前像素點的左前像素點的像 素值是否為0,如果左前像素點的像素值為0并且左前像素點的標(biāo)號與當(dāng)前 像素點的標(biāo)號不同，則遍歷二值標(biāo)志圖像，將二值標(biāo)志圖像中所有與左前像 素點標(biāo)號相同的像素點的標(biāo)號更新為當(dāng)前像素點的標(biāo)號，并將當(dāng)前像素點標(biāo) 號代表的連通區(qū)域面積進(jìn)行累加，同時將所有與左前標(biāo)號相同的連通區(qū)域面積清零；否則再判斷當(dāng)前像素點的左上像素點的像素值是否為0,如果左前
像素點的像素值為0并且左前像素點的標(biāo)號與當(dāng)前像素點的標(biāo)號不同，則遍歷二值標(biāo)志圖像，將二值標(biāo)志圖像中所有與左前像素點標(biāo)號相同的像素點的
標(biāo)號更新為當(dāng)前像素點的標(biāo)號，并將當(dāng)前像素點標(biāo)號代表的連通區(qū)域面積進(jìn)行累加同時將所有與左上標(biāo)號相同的連通區(qū)域面積清零。
(3) 如果當(dāng)前像素點的右上像素點的像素值不為0，則判斷當(dāng)前像素點的正上像素點的像素值是否為0,如果正上像素點的像素值為0,則將正上像素點所屬連通區(qū)域的標(biāo)號傳給當(dāng)前像素點，同時將該標(biāo)號代表的連通區(qū)域面
積力口 1;
(4) 如果當(dāng)前像素點的正上像素點的像素值不為0,則判斷當(dāng)前像素點的左上像素點，如果左上像素點的像素值為0,則將左上像素點所屬連通區(qū)域的標(biāo)號傳給當(dāng)前像素點，同時將該標(biāo)號代表的連通區(qū)域面積加1;
(5) 如果當(dāng)前像素點的左上像素點的像素值不為0，則判斷當(dāng)前像素點的左前像素點，如果左前像素點的像素值為0，則將左前像素點所屬連通區(qū)域的標(biāo)號傳給當(dāng)前像素點，同時將該標(biāo)號代表的連通區(qū)域面積加1。
(6 )如果當(dāng)前像素點的右上、正上、左上和左前像素點的像素值均不為0，則將當(dāng)前像素點賦予一個新的標(biāo)號，同時將該標(biāo)號代表的連通區(qū)域面積力口 1。
(7)重復(fù)步驟(1)至(6)處理下一個像素點，直到處理完除邊緣之外的二值標(biāo)志圖像中的所有像素點。
采用上述方法將二值標(biāo)志圖像中所有連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)號后，檢測連通區(qū)域的角點包括以下操作。
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左上角點，如圖2所示遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右上像素點、正上像素點、左上像素點和左前像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左上角點橫坐標(biāo)，如果小于，則將左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域右上角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的左上像素點、正上像素點、
右上像素點和右后像素點的像素值是否均為255,如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否大于右上角點橫坐標(biāo)，如果大于，則將右上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域右下角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右后像素點、右下像素點、正下像素點和左下像素點的像素值是否均為255,如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否大于右下角點橫坐標(biāo)，如果大于，則將右下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。
檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左下角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的左前像素點、左下像素點、正下像素點和右下像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左下角點橫坐標(biāo)，如果小于，則將左下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。
上述遍歷二值標(biāo)志圖像可以從二值標(biāo)志圖像的任意一個角點開始，按照一定的順序遍歷。例如從左上角像素點開始，按照從左到右、從上到下的順序遍歷；或者從右上角像素點開始，按照從右到左、從上到下的順序遍歷；或者從左下角像素點開始，按照從左到右、從下到上的順序遍歷；或者從右下角像素點開始，按照從右到左、從下到上的順序遍歷。
人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出其他的實施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)
新范圍。
9
權(quán)利要求
1.一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法，該方法首先對二值標(biāo)志圖像中的連通區(qū)域進(jìn)行標(biāo)號，然后進(jìn)行以下操作檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左上角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右上像素點、正上像素點、左上像素點和左前像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左上角點橫坐標(biāo)，如果小于，則將左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)；檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域右上角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的左上像素點、正上像素點、右上像素點和右后像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否大于右上角點橫坐標(biāo)，如果大于，則將右上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)；檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域右下角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右后像素點、右下像素點、正下像素點和左下像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否大于右下角點橫坐標(biāo)，如果大于，則將右下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)；檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左下角點遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的左前像素點、左下像素點、正下像素點和右下像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左下角點橫坐標(biāo)，如果小于，則將左下角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點^r測方法，其特征在于所述的遍歷二值標(biāo)志圖像是從二值標(biāo)志圖像的左上角像素點開 始，按照從左到右、從上到下的順序遍歷。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法， 其特征在于所述的遍歷二值標(biāo)志圖像是從二值標(biāo)志圖像的右上角像素點開 始，按照從右到左、從上到下的順序遍歷。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法， 其特征在于所述的遍歷二值標(biāo)志圖像是從二值標(biāo)志圖像的左下角像素點開 始，按照從左到右、從下到上的順序遍歷。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法， 其特征在于所述的遍歷二值標(biāo)志圖像是從二值標(biāo)志圖像的右下角像素點開 始，按照從右到左、從下到上的順序遍歷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種角點檢測方法，尤其是公開了一種適用于電視臺虛擬演播室攝像機標(biāo)定系統(tǒng)的二值標(biāo)志圖像中連通區(qū)域角點檢測方法。該方法在檢測指定標(biāo)號連通區(qū)域左上角點時，首先遍歷二值標(biāo)志圖像，當(dāng)遇到屬于指定標(biāo)號連通區(qū)域的像素點時，分別判斷當(dāng)前像素點的右上像素點、正上像素點、左上像素點和左前像素點的像素值是否均為255，如是，則將指定標(biāo)號連通區(qū)域的左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)，繼續(xù)遍歷二值標(biāo)志圖像；當(dāng)再次遇到滿足上述條件的像素點時，判斷該像素點的橫坐標(biāo)是否小于左上角點橫坐標(biāo)，如果小于，則將左上角點坐標(biāo)更新為當(dāng)前像素點坐標(biāo)。按照與上述過程類似的步驟檢測其他角點。
文檔編號G06T7/00GK101667288SQ20081011951
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者濤 李, 坤 羅 申請人:新奧特(北京)視頻技術(shù)有限公司