棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法
【專利摘要】一種棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，包括三步：1、采用攝像機拍攝棋盤格標(biāo)定模板，獲得該棋盤格標(biāo)定模板的模板圖像，對該模板圖像進(jìn)行二值化，得到二值化圖像；2、采用圓形模板遍歷二值化圖像，分別對二值化圖像的所有被測像素點進(jìn)行篩選，篩選出候選角點；3、根據(jù)候選角點對稱分布在該角點集所確定的真角點附近的特性，計算候選角點的像素位置的橫坐標(biāo)平均值和縱坐標(biāo)平均值，并將該橫、縱坐標(biāo)平均值作為真角點的亞像素坐標(biāo)。本發(fā)明所提供的棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，僅使用簡單的四則運算而不需要微分、插值、曲面擬合等運算，因而檢測過程簡單，易于實現(xiàn)，可直接獲得亞像素級精度，具有較好的檢測精度和實時性。
【專利說明】祺盤格圖像角點亞像素的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于攝像機標(biāo)定【技術(shù)領(lǐng)域】中的檢測方法，特別涉及一種棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]棋盤格標(biāo)定模板因具有特征簡單、對比度明顯、易于識別等特點，在攝像機標(biāo)定技術(shù)中應(yīng)用廣泛。棋盤格圖像角點檢測是否準(zhǔn)確直接決定了攝像機的標(biāo)定精度，進(jìn)而影響了后續(xù)視覺測量等任務(wù)的精度。因此，提高棋盤格圖像角點檢測的準(zhǔn)確性，是視覺測量領(lǐng)域重要研究課題。目前，棋盤格圖像角點檢測方法可以分為基于邊緣檢測進(jìn)行角點檢測的方法和基于灰度變化進(jìn)行角點檢測的方法。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)I和現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)2提供了兩種不同的基于邊緣檢測進(jìn)行角點檢測的方法。由于二者的角點檢測效果很大程度上依賴于邊緣檢測的結(jié)果，因此當(dāng)圖像出現(xiàn)畸變時，角點的檢測精度也會因邊緣檢測誤差變大而急劇下降。
[0004]基于灰度變化進(jìn)行角點檢測的方法是利用角點附近局部像素的灰度值的變化進(jìn)行檢測。該類算法避免了基于邊緣檢測進(jìn)行角點檢測的方法所存在的上述缺陷，具有較好的綜合性能，但仍存在一些局限性，如在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)3所公開的方法中，當(dāng)處于復(fù)雜背景條件下時，則難以獲得較好的檢測精度，在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)4、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)5、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)6所公開的方法中，對角點進(jìn)行定位的精度僅是像素級，當(dāng)要獲得亞像素級的精度時還需要進(jìn)行后續(xù)處理，現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)7所公開的方法雖然算法檢測精度高但實時性差，現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)8所公開的方法算法雖然實時性好但曝光程度較大時檢測精度低。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
[0006][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)I]:黑白棋盤格角點檢測算法[J].東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2007,28 (8):1090-1093.[0007][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)2]:復(fù)雜背景下的棋盤格角點檢測方法，CN200910045951.X.[0008][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)3]:—種基于Harris算子的棋盤格角點亞像素提取方法，CN201310291199.3.[0009][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)4]:用于攝像機標(biāo)定的棋盤圖像角點檢測新算法[J].儀器儀表學(xué)報，2011，(32) 5:1109-1113.[0010][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)5]:基于灰度差異的棋盤格角點自動檢測[J].光學(xué)精密工程，2011， (19)6:1360-1366.[0011][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)6]:—種X型角點亞像素提取方法，CN200510082766.X.[0012][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)7]:采用環(huán)形模板的棋盤格角點檢測[J].光學(xué)精密工程，2013，
(21)1:189-196.[0013][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)8]:用于從灰度圖像中提取X型角點的快速處理方法，CN201010105470.6.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是提供一種棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，以解決上述問題。
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0016]一種棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，其特征在于，包括以下三個步驟:
[0017]步驟一:采用攝像機拍攝棋盤格標(biāo)定模板，獲得該棋盤格標(biāo)定模板的模板圖像，對該模板圖像進(jìn)行二值化，得到二值化圖像；
[0018]步驟二:采用圓形模板遍歷二值化圖像，分別對二值化圖像的所有被測像素點進(jìn)行篩選，當(dāng)圓形模板內(nèi)相鄰像素點的灰度跳變次數(shù)為四次且跳變點之間所對應(yīng)的弧長和弦長兩兩相等，則被測像素點作為候選角點，反之，則被測像素點不作為候選角點，從篩選出的所有候選角點中找出隸屬于同一真角點的候選角點，組成隸屬于同一真角點的候選角點集Sk，
[0019]圓形模板的構(gòu)造方法為:
[0020]1)、將二值化圖像的每個像素點均用正方形表示，每個像素點對應(yīng)一個正方形，
[0021]2)、以二值化圖像的某個被測像素點所對應(yīng)正方形的中心為圓心，以模板圖像中的一個棋盤格邊長的一半為半徑作圓，
[0022]3)、當(dāng)圓的圓弧線所穿過的正方形位于圓內(nèi)的面積大于等于該正方形面積的一半時，該正方形所對應(yīng)的像素點用于組成圓形模板，反之，則該正方形所對應(yīng)的像素點被去除不用于組成圓形模板，若去除該正方形所對應(yīng)的像素點后組成圓形模板的像素點之間不連續(xù)時，則采用與被除去像素點最接近的且位于圓內(nèi)的像素點予以彌補；
[0023]步驟三:根據(jù)Sk內(nèi)的候選角點對稱分布在該角點集所確定的真角點附近的特性，計算候選角點集Sk內(nèi)的所有候選角點的像素位置的橫坐標(biāo)平均值和縱坐標(biāo)平均值，并將該橫、縱坐標(biāo)平均值作為真角點的亞像素坐標(biāo)PkUci, y0)。
[0024]本發(fā)明的技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于:在步驟二中，被測像素點進(jìn)行篩選的方法為:
[0025]a)、以被測像素點為圓形模板的圓心，如果圓形模板內(nèi)所有相鄰的像素點的灰度跳變次數(shù)總和不等于4，則該被測像素點不是角點，結(jié)束對該被測像素點的檢測，開始對下一個被測像素點進(jìn)行檢測；如果圓形模板內(nèi)所有相鄰的像素點的灰度跳變次數(shù)總和等于4，則將該被測像素點定為可疑角點，轉(zhuǎn)入步驟b)；
[0026]b)、將可疑角點所對應(yīng)的跳變點依次標(biāo)記為A、B、C、D，如果該四個跳變點能夠滿足式(I)和式(2)，則將該可疑角點作為候選角點，并儲存在候選角點集S中；否則，不作為候選角點，轉(zhuǎn)入步驟a)對下一個被測像素點進(jìn)行檢測，
【權(quán)利要求】
1.一種棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，其特征在于，包括以下三個步驟: 步驟一:采用攝像機拍攝棋盤格標(biāo)定模板，獲得該棋盤格標(biāo)定模板的模板圖像，對該模板圖像進(jìn)行二值化，得到二值化圖像； 步驟二:采用圓形模板遍歷所述二值化圖像，分別對所述二值化圖像的所有被測像素點進(jìn)行篩選，當(dāng)所述圓形模板內(nèi)相鄰像素點的灰度跳變次數(shù)為四次且跳變點之間所對應(yīng)的弧長和弦長兩兩相等，則被測像素點作為候選角點，反之，則被測像素點不作為候選角點，從篩選出的所有候選角點中找出隸屬于同一真角點的候選角點，組成隸屬于同一真角點的候選角點集Sk， 所述圓形模板的構(gòu)造方法為: 1)、將所述二值化圖像的每個像素點均用正方形表示，每個像素點對應(yīng)一個正方形， 2)、以所述二值化圖像的某個被測像素點所對應(yīng)正方形的中心為圓心，以所述模板圖像中的一個棋盤格邊長的一半為半徑作圓， 3)、當(dāng)所述圓的圓弧線所穿過的正方形位于所述圓內(nèi)的面積大于等于該正方形面積的一半時，該正方形所對應(yīng)的像素點用于組成所述圓形模板，反之，則該正方形所對應(yīng)的像素點被去除不用于組成所述圓形模板，若去除該正方形所對應(yīng)的像素點后組成所述圓形模板的像素點之間不連續(xù)時，則采用與被除去像素點最接近的且位于所述圓內(nèi)的像素點予以彌補； 步驟三:根據(jù)所述Sk內(nèi)的候選角點對稱分布在該角點集所確定的真角點附近的特性，計算所述候選角點集Sk內(nèi)的所有候選角點的像素位置的橫坐標(biāo)平均值和縱坐標(biāo)平均值，并將該橫、縱坐標(biāo)平均值作為真角點的亞像素坐標(biāo)Pk(Xt), Yo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，其特征在于: 在所述步驟二中，所述被測像素點進(jìn)行篩選的方法為: a)、以被測像素點為圓形模板的圓心，如果圓形模板內(nèi)所有相鄰的像素點的灰度跳變次數(shù)總和不等于4，則該被測像素點不是角點，結(jié)束對該被測像素點的檢測，開始對下一個被測像素點進(jìn)行檢測；如果圓形模板內(nèi)所有相鄰的像素點的灰度跳變次數(shù)總和為4次，則將該被測像素點定為可疑角點，轉(zhuǎn)入步驟b)； b)、將所述可疑角點所對應(yīng)的跳變點依次標(biāo)記為A、B、C、D，如果該四個跳變點能夠滿足式(I)和式(2)，則將所述可疑角點作為候選角點，并儲存在候選角點集S中；否則，不作為候選角點，轉(zhuǎn)入步驟a)對下一個被測像素點進(jìn)行檢測，
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棋盤格圖像角點亞像素的檢測方法，其特征在于: 其中，所述亞像素坐標(biāo)Pk (Xtl, Ytl)的計算方法為:
設(shè)所述Sk中包含m個候選角點,即Sk = (P1 (X1, Y1)，P2 (x2, y2)，…，Pm (xm，ym)}，根據(jù)所述Sk，得到如式(5)所示的真角點的亞像素坐標(biāo)PkUtl, y0):
【文檔編號】G06T7/00GK103927750SQ201410156284
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】朱堅民, 李記崗, 戰(zhàn)漢, 張統(tǒng)超, 李孝茹, 齊北川 申請人:上海理工大學(xué)