專利名稱：一種點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法。
背景技術(shù)：
點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志是一種常見的編碼標(biāo)志，在近景攝影測(cè)量自動(dòng)化處理中一直發(fā)揮著重要的作用，如圖1和圖2，傳統(tǒng)的灰度點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志由8個(gè)形狀相同的白色圓形標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成，可分為模板點(diǎn)和編碼點(diǎn)兩類。因?yàn)楦鲌A形標(biāo)志點(diǎn)之間沒有明顯的特征，所以只能通過(guò)解算它們之間的關(guān)系來(lái)區(qū)別它們，進(jìn)而可以根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則對(duì)它進(jìn)行解碼。但是，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于像片傾角往往比較大，相機(jī)自身也存在一定的畸變，會(huì)使得編碼標(biāo)志中點(diǎn)位之間的關(guān)系不夠穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致無(wú)法正確識(shí)別編碼標(biāo)志。而彩色點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志中標(biāo)志點(diǎn)的顏色差別非常明顯，可以直接通過(guò)顏色信息來(lái)區(qū)別它們，雖然彩色編碼標(biāo)志存在圖像數(shù)據(jù)量較大、編碼個(gè)數(shù)稍少等不足，但是能夠滿足正常的應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，無(wú)需運(yùn)算就可直接區(qū)別各標(biāo)志點(diǎn)，因而在編碼解碼時(shí)運(yùn)算量更小、穩(wěn)定性更好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，用以解決傳統(tǒng)點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志識(shí)別率不高的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是一種點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，該彩色編碼標(biāo)志的基板上設(shè)有6個(gè)顏色各異的標(biāo)志點(diǎn)，分為4個(gè)模板點(diǎn)和2個(gè)編碼點(diǎn)，所述模板點(diǎn)的坐標(biāo)已知，其中3個(gè)模板點(diǎn)分別位于坐標(biāo)系的X軸、Y軸和坐標(biāo)原點(diǎn)，另一個(gè)模板點(diǎn)位于編碼標(biāo)志的中心，2個(gè)編碼點(diǎn)位于設(shè)定的編碼點(diǎn)位上，其中4個(gè)模板點(diǎn)的顏色固定，2個(gè)編碼點(diǎn)的顏色為其它兩種設(shè)定的顏色，所述標(biāo)志點(diǎn)的形狀為圓形，其解碼方法步驟如下
(O從攝影圖像中提取出與本發(fā)明待解碼的模板彩色編碼標(biāo)志中標(biāo)志點(diǎn)的顏色和形狀相同的圖形，初步確定攝影圖像中的標(biāo)志點(diǎn)；
(2 )從初步確定的標(biāo)志點(diǎn)中識(shí)別出與位于所述模板彩色編碼標(biāo)志中心的模板點(diǎn)顏色相同的標(biāo)志點(diǎn)，并以它為中心判斷距它設(shè)定距離內(nèi)是否存在其他5個(gè)不同顏色的標(biāo)志點(diǎn)，如果存在，則初步確定這6個(gè)標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)彩色編碼標(biāo)志，并轉(zhuǎn)入步驟(3)，否則確定該標(biāo)志點(diǎn)不是一個(gè)彩色編碼標(biāo)志的中心，予以剔除；
(3)根據(jù)所述模板彩色編碼標(biāo)志中4個(gè)模板點(diǎn)的坐標(biāo)與該4個(gè)模板點(diǎn)在攝影圖像中的真實(shí)坐標(biāo)，建立其仿射變換模型，并求解出仿射變換模型參數(shù)；
(4)根據(jù)求出的仿射變換模型參數(shù)，將模板彩色編碼標(biāo)志中2個(gè)編碼點(diǎn)的坐標(biāo)依次帶入所述仿射變換模型中，計(jì)算出2個(gè)編碼點(diǎn)變換后的坐標(biāo)；
(5)設(shè)置點(diǎn)位誤差限值，當(dāng)變換后的編碼點(diǎn)點(diǎn)位與模板彩色編碼標(biāo)志中的編碼點(diǎn)點(diǎn)位相差小于誤差限值時(shí)，該編碼點(diǎn)的點(diǎn)位即為該模板彩色編碼標(biāo)志的編碼點(diǎn)位，由此得出其編碼。
進(jìn)一步地，提取出與本發(fā)明待解碼的模板彩色編碼標(biāo)志中標(biāo)志點(diǎn)的顏色和形狀相同的圖形，包括如下步驟
(1)對(duì)顏色進(jìn)行識(shí)別根據(jù)各標(biāo)志點(diǎn)的RGB灰度值，先判斷灰度值最大的顏色分量可能是哪幾種顏色的標(biāo)志點(diǎn)，然后用另外兩種顏色分量的灰度值判斷該標(biāo)志點(diǎn)是否具備另外一種或兩種顏色，如果有則根據(jù)灰度值判斷其顏色，最后將確定出的幾種可能的像素顏色相疊加，即為該圖形的顏色；
(2)對(duì)形狀進(jìn)行識(shí)別首先提取攝影圖像中各圖形的邊緣，然后根據(jù)提取出的邊緣信息，判斷圖形的邊緣是否閉合、圖形的大小是否與模板中的標(biāo)志點(diǎn)接近，初步判斷圖形的圓度，并通過(guò)進(jìn)一步對(duì)圓度的計(jì)算，確定該圖形是否為圓形，從而提取出圖像中的圓形標(biāo)志占.
(3 )對(duì)從攝影圖像中提取出的圓形標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行定位。對(duì)圖形邊緣的提取采用Canny緣提取算法，對(duì)標(biāo)志點(diǎn)的定位采用橢圓中心法。本發(fā)明的有益效 果本發(fā)明根據(jù)彩色編碼標(biāo)志中各圓形標(biāo)志點(diǎn)的不同顏色和排列方式，組合多種判斷、提取和識(shí)別方法，簡(jiǎn)化了解碼步驟，提高了對(duì)彩色編碼標(biāo)志識(shí)別的正確率。


圖1是現(xiàn)有傳統(tǒng)點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志設(shè)計(jì)；
圖2是現(xiàn)有傳統(tǒng)點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志實(shí)例；
圖3是彩色點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志設(shè)計(jì)；
圖4是彩色點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志實(shí)例。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。如圖3和圖4所示，本發(fā)明的彩色點(diǎn)分布型編碼標(biāo)志由6個(gè)形狀相同而顏色各異的圓形標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成，分為4個(gè)模板點(diǎn)和2個(gè)編碼點(diǎn)，其中4個(gè)模板點(diǎn)的坐標(biāo)已知，圖3中16個(gè)帶數(shù)字的圓形點(diǎn)為一組編碼點(diǎn)位，其坐標(biāo)已知，2個(gè)模板點(diǎn)位于其中任意兩個(gè)點(diǎn)位上。編碼標(biāo)志中6個(gè)標(biāo)志點(diǎn)的顏色選用紅、綠、藍(lán)、白、赤紫、黃和青綠，其中，黃色由紅色和綠色疊加得到，赤紫色由紅色和藍(lán)色疊加得到，青綠色由藍(lán)色和綠色疊加得到，白色由紅、綠、藍(lán)疊加得到。本實(shí)施例中，4個(gè)模板點(diǎn)的顏色分別為紅、綠、藍(lán)、白，紅色模板點(diǎn)位于坐標(biāo)的原點(diǎn)，綠色模板點(diǎn)在Y軸，藍(lán)色模板點(diǎn)在X軸，白色模板點(diǎn)位于編碼標(biāo)志的中心，2個(gè)編碼點(diǎn)分別為黃色和赤紫色。本實(shí)施例對(duì)上述彩色編碼標(biāo)志的具體解碼過(guò)程如下
(I)初步確定彩色編碼標(biāo)志從攝影圖像中提取數(shù)據(jù)，確定出與上述編碼標(biāo)志中標(biāo)志點(diǎn)的顏色和形狀相同的圖形，初步確定攝影圖像中可能的編碼標(biāo)志的標(biāo)志點(diǎn)，然后找出攝影圖像中的白色標(biāo)志點(diǎn)，并以它的坐標(biāo)(Xo，y0)為中心，通過(guò)歐拉距離計(jì)算公式
S1- )'+^- )2，得到它與其他5個(gè)不同顏色點(diǎn)的距離，如果Si小于限差V則認(rèn)為它們可能是一個(gè)彩色編碼標(biāo)志中的圓形標(biāo)志點(diǎn)。僅當(dāng)它們分別為不同顏色的圓形標(biāo)志點(diǎn)，并且點(diǎn)的個(gè)數(shù)僅有6個(gè)，才確定它們?yōu)橐粋€(gè)彩色編碼標(biāo)志的點(diǎn)集。(2)采用仿射變換模型
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，其特征在于，該彩色編碼標(biāo)志的基板上設(shè)有6個(gè)顏色各異的標(biāo)志點(diǎn)，分為4個(gè)模板點(diǎn)和2個(gè)編碼點(diǎn)，所述模板點(diǎn)的坐標(biāo)已知，其中3 個(gè)模板點(diǎn)分別位于坐標(biāo)系的X軸、Y軸和坐標(biāo)原點(diǎn)，另一個(gè)模板點(diǎn)位于編碼標(biāo)志的中心，2個(gè)編碼點(diǎn)位于設(shè)定的編碼點(diǎn)位上，其中4個(gè)模板點(diǎn)的顏色固定，2個(gè)編碼點(diǎn)的顏色為其它兩種設(shè)定的顏色，所述標(biāo)志點(diǎn)的形狀為圓形，其解碼方法步驟如下(1)從攝影圖像中提取出與本發(fā)明待解碼的模板彩色編碼標(biāo)志中標(biāo)志點(diǎn)的顏色和形狀相同的圖形，初步確定攝影圖像中的標(biāo)志點(diǎn)；(2 )從初步確定的標(biāo)志點(diǎn)中識(shí)別出與位于所述模板彩色編碼標(biāo)志中心的模板點(diǎn)顏色相同的標(biāo)志點(diǎn)，并以它為中心判斷距它設(shè)定距離內(nèi)是否存在其他5個(gè)不同顏色的標(biāo)志點(diǎn)，如果存在，則初步確定這6個(gè)標(biāo)志點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)彩色編碼標(biāo)志，并進(jìn)入步驟(3)，否則確定該標(biāo)志點(diǎn)不是一個(gè)彩色編碼標(biāo)志的中心，予以剔除；(3)根據(jù)所述模板彩色編碼標(biāo)志中4個(gè)模板點(diǎn)的坐標(biāo)與該4個(gè)模板點(diǎn)在攝影圖像中的真實(shí)坐標(biāo)，建立其仿射變換模型，并求解出仿射變換模型參數(shù)；(4)根據(jù)求出的仿射變換模型參數(shù)，將模板彩色編碼標(biāo)志中2個(gè)編碼點(diǎn)的坐標(biāo)依次帶入所述仿射變換模型中，計(jì)算出2個(gè)編碼點(diǎn)變換后的坐標(biāo)；(5)設(shè)置點(diǎn)位誤差限值，當(dāng)變換后的編碼點(diǎn)點(diǎn)位與模板彩色編碼標(biāo)志中的編碼點(diǎn)點(diǎn)位相差小于誤差限值時(shí)，該編碼點(diǎn)的點(diǎn)位即為該模板彩色編碼標(biāo)志的編碼點(diǎn)位，由此得出其編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，其特征在于，提取出與本發(fā)明待解碼的模板彩色編碼標(biāo)志中標(biāo)志點(diǎn)的顏色和形狀相同的圖形，包括如下步驟(1)對(duì)顏色進(jìn)行識(shí)別根據(jù)各標(biāo)志點(diǎn)的RGB灰度值，先判斷灰度值最大的顏色分量可能是哪幾種顏色的標(biāo)志點(diǎn)，然后用另外兩種顏色分量的灰度值判斷該標(biāo)志點(diǎn)是否具備另外一種或兩種顏色，如果有則根據(jù)灰度值判斷其顏色，最后將確定出的幾種可能的像素顏色相疊加，即為該圖形的顏色；(2)對(duì)形狀進(jìn)行識(shí)別首先提取攝影圖像中各圖形的邊緣，然后根據(jù)提取出的邊緣信息，判斷圖形的邊緣是否閉合、圖形的大小是否與模板中的標(biāo)志點(diǎn)接近，初步判斷圖形的圓度，并通過(guò)進(jìn)一步對(duì)圓度的計(jì)算，確定該圖形是否為圓形，從而提取出圖像中的圓形標(biāo)志占.(3)對(duì)從攝影圖像中提取出的圓形標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，其特征在于，對(duì)圖形邊緣的提取采用Canny緣提取算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，其特征在于，對(duì)標(biāo)志點(diǎn)的定位采用橢圓中心法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種點(diǎn)分布型彩色編碼標(biāo)志的解碼方法，該彩色編碼標(biāo)志的基板上設(shè)有6個(gè)顏色各異的圓形標(biāo)志點(diǎn)，分為4個(gè)模板點(diǎn)和2個(gè)編碼點(diǎn)，其中4個(gè)模板點(diǎn)的顏色固定、坐標(biāo)已知，2個(gè)編碼點(diǎn)的顏色為其它兩種設(shè)定的顏色、并位于設(shè)定的編碼點(diǎn)位上，本發(fā)明首先通過(guò)對(duì)攝影圖像中各圖形的顏色和形狀的識(shí)別，初步確定彩色編碼標(biāo)志的標(biāo)志點(diǎn)，識(shí)別出位于編碼標(biāo)志中心點(diǎn)的標(biāo)志點(diǎn)，并以它為中心找出其他5個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，根據(jù)4個(gè)模板點(diǎn)在編碼標(biāo)志中的設(shè)定坐標(biāo)和其在攝影圖像中的真實(shí)坐標(biāo)建立放射變換模型，求出相應(yīng)的仿射變換參數(shù)，并解算出編碼點(diǎn)的真實(shí)坐標(biāo)，從而得出該編碼標(biāo)志的編碼，簡(jiǎn)化了解碼步驟，提高了對(duì)彩色編碼標(biāo)志識(shí)別的正確率。
文檔編號(hào)G06K7/10GK103049731SQ20131000090
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者王棟, 邢帥, 徐青, 侯一凡, 孫偉, 郭海濤, 張衡, 盧俊, 呂亮, 施群山, 耿迅, 李鵬程, 張昊 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)