一種相機(jī)檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及相機(jī)檢校領(lǐng)域，尤其是一種相機(jī)檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代測量中，非測量數(shù)碼相機(jī)具有成本低、易攜帶、操作簡單的特點，使其在航空 測量、零件檢測、三維重建等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛。但普通的非量測數(shù)碼相機(jī)內(nèi)方位元 素未知、畸變差較大，不能直接應(yīng)用于在攝影測量中，需要對拍攝的照片先進(jìn)行相機(jī)檢校， 得到相機(jī)的內(nèi)方位元素和畸變差系數(shù)，其中標(biāo)志圖像中心坐標(biāo)的提取是其中非常重要的一 步。
[0003] 檢校標(biāo)志由簡單的圓和直線組成，直線的交點就是檢校標(biāo)志的中心坐標(biāo)。目前，計 算機(jī)視覺領(lǐng)域，圓檢測和直線檢測技術(shù)越來越成熟，如果把兩者結(jié)合，可以把檢校標(biāo)志中心 坐標(biāo)自動檢測出來。
[0004] 目前，檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)自動提取技術(shù)大致有三種：
[0005] 第一種是人為增強(qiáng)某種顏色分量（比如選擇檢校標(biāo)志的顏色為純正的紅色，然后 通過用紅色分量分割圖像）獲得具有圓形特征的圖像塊。然后對圖像塊進(jìn)行區(qū)域增長，如 果改圖塊包含的像素點大于一個閾值，或者小于某一個閾值，既認(rèn)為該圖塊為可能的圓形 特征點，記錄其重心坐標(biāo)。最后通過對在重心周圍切取圖像塊，在每個像素之間插入根據(jù)內(nèi) 插函數(shù)計算得到的顏色值，根據(jù)對稱性原理，搜索目標(biāo)的精確位置。
[0006] 第二種方法首先通過二維直接線性變換獲取標(biāo)志的初始位置及近似像點坐標(biāo)。然 后根據(jù)近似像點坐標(biāo)分割圖像，在分割后的小區(qū)域內(nèi)進(jìn)行二值化和邊緣跟蹤，得到標(biāo)志的 輪廓線。最后通過Hough直線變換求交點及最小二乘法獲得標(biāo)志中心的精確坐標(biāo)。
[0007] 第三種方法首先通過人工量測獲取標(biāo)志近似坐標(biāo)，并按一定大小截取子圖像。然 后邊緣提取獲取子圖像邊界，Hough變換檢測橢圓標(biāo)志的邊緣。最后通過最小二乘擬合方 法求解橢圓參數(shù)，得出標(biāo)志中心坐標(biāo)。
[0008] 但上述，檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)自動提取技術(shù)存在如下缺陷：
[0009] 1、人為增強(qiáng)某種顏色分量的方法在檢測圓形特征塊時精度不高；并且求精確的標(biāo) 志中心坐標(biāo)時采用對圓形特征塊采用對稱性原理求中心獲得標(biāo)志中心坐標(biāo)，該方法要求求 得的特征快必須精確，計算過程同樣有些復(fù)雜。
[0010] 2、通過直接線性變換獲取初始位置的方法在檢測時首先檢測直線，實際環(huán)境中直 線噪聲很多，導(dǎo)致檢測精度不高。
[0011] 3、人工取近似坐標(biāo)后處理得精確坐標(biāo)的方法在人工取近似坐標(biāo)時就是一個不小 的工作量。求精確坐標(biāo)時采用擬合橢圓的圓心即為標(biāo)志中心坐標(biāo)，精度上也略有欠缺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于Hough圓檢測的相機(jī)檢校標(biāo)志 中心坐標(biāo)提取方法。
[0013] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0014] -種相機(jī)檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)提取方法，所述檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)提取方法采用如下 步驟：
[0015] (1)將圖像分區(qū)域，對不同的區(qū)域設(shè)定不同的參數(shù)進(jìn)行Hough圓檢測，得到圓形標(biāo) 志圖像；
[0016] (2)提取步驟⑴中圓形標(biāo)志圖像的內(nèi)接多邊形；
[0017] (3)從內(nèi)接多邊形內(nèi)檢測直線，提取直線的交點坐標(biāo)；
[0018] (4)對交點坐標(biāo)的可靠性進(jìn)行檢測，對比步驟⑴中得到的圓心坐標(biāo)設(shè)定閾值獲 取精確的直線交點，求直線交點的平均值獲得檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)。
[0019] 所述步驟⑴中根據(jù)圖像的拍攝角度及圖像的模糊度情況劃分圖像區(qū)域，然后對 不同的圖像區(qū)域設(shè)定不同的檢測參數(shù)再進(jìn)行Hough圓檢測，得到圓形標(biāo)志圖像。
[0020] 所述步驟⑵中內(nèi)接多邊形為內(nèi)接四邊形，根據(jù)Hough圓檢測得到圓形標(biāo)志圖像 的圓心和半徑，假設(shè)圓心為（X(]，y。)，半徑為r，通過如下公式得到圓內(nèi)接四邊形的左上端點 坐標(biāo)（χΑ，yJ和邊長1m:
[0022] 從而得到圓形標(biāo)志圖像的內(nèi)接四邊形。
[0023] 所述步驟⑶中從內(nèi)接多邊形內(nèi)檢測直線，首先根據(jù)步驟2中得到的內(nèi)接多邊形 設(shè)定Hough直線檢測參數(shù)，檢測參數(shù)包括直線最大和最小長度及投票數(shù)，再遍歷圖像內(nèi)的 點獲得符合檢測參數(shù)的直線。
[0024] 所述符合檢測參數(shù)的直線存在至少兩條；
[0025]當(dāng)檢測直線為兩條時，直線^上兩點的坐標(biāo)為（Xa，ya)、（xb，yb)，直線12上兩點的 坐標(biāo)為（X。，y。)、（xd，yd)，
[0027]直線1和12的夾角為θ,
，如果80°彡Θ彡90°，直線1挪 12近似垂直相交，提取1和12的交點（Xl，2，yi，2);如果Θ<80°則認(rèn)為兩條直線中至少有 一條為噪聲，舍棄該交點；
[0028] 當(dāng)檢測的直線大于兩條時，根據(jù)上述方法，依次得到各符合條件的交點。
[0029] 所述步驟⑶中如果從內(nèi)接多邊形內(nèi)提取不到相交直線，該圓形標(biāo)志圖像突出顯 示，人工處理或者棄用。
[0030] 所述步驟⑷中對比圓心坐標(biāo)，刪除誤差大的交點坐標(biāo)，保留在圓心一定閾值內(nèi) 的交點坐標(biāo)，提取標(biāo)志中心坐標(biāo)。
[0031] 所述交點坐標(biāo)根據(jù)圓心坐標(biāo)設(shè)定一個閾值，遍歷直線交點，刪除閾值外的交點，保 留閾值內(nèi)的直線交點，假設(shè)保留的交點坐標(biāo)為（Xl，yi)，（x2，y2)，…，（xn，yn) (η多1)，交點的 平均坐標(biāo)（X，y)采用如下公式提?。?br>[0033] 保留交點的平均值（x，y)作為標(biāo)志中心坐標(biāo)。
[0034] 采用如上技術(shù)方案取得的有益技術(shù)效果為：
[0035] 1、在進(jìn)行標(biāo)志區(qū)域的檢測時，所有的檢測方法都需要解決噪聲的影響，提高檢測 的精度。本發(fā)明采用分區(qū)域Hough圓檢測提取標(biāo)志圓形輪廓，其中圓檢測最大限度的解 決了背景環(huán)境中直線噪聲的影響，分區(qū)域圓檢測參數(shù)設(shè)置解決了圖像在拍攝時由于拍攝角 度、光線等因素在不同區(qū)域的作用效果的不同導(dǎo)致的各區(qū)域的最優(yōu)圓檢測參數(shù)的不同，提 高了檢測效果與檢測質(zhì)量，簡單，可靠，重復(fù)性好。
[0036] 2、另外本發(fā)明對檢測出的標(biāo)志取內(nèi)接多邊形，在內(nèi)接多邊形中檢測直線，最大限 度的去除了外界環(huán)境中的直線噪聲，檢測量小，用時少，效果好。
[0037] 3、標(biāo)志中心坐標(biāo)的提取，對比圓心坐標(biāo)設(shè)定閾值，刪除閾值外的交點坐標(biāo)，保留閾 值內(nèi)的直線交點坐標(biāo)，根據(jù)保留的直線交點坐標(biāo)求平均值，獲得標(biāo)志中心坐標(biāo)，提高了檢測 精度。
【附圖說明】
[0038] 圖1為Hough圓轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間示意圖。
[0039] 圖2為圖像區(qū)域劃分示意圖。
[0040] 圖3為圖形標(biāo)志示意圖。
[0041] 圖4為內(nèi)接四邊形提取示意圖。
[0042] 圖5為內(nèi)接四邊形內(nèi)直線檢測示意圖。
[0043] 圖6為參數(shù)直線示意圖。
[0044] 圖7為直線檢測卩栄聲不意圖。
【具體實施方式】
[0045] 結(jié)合附圖1至7對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明：
[0046] Hough圓變換是利用圖像空間和參數(shù)空間的點一線對偶性，把圖像空間中的檢測 問題轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間。通過在參數(shù)空間里進(jìn)行簡單的累加統(tǒng)計，然后在Hough參數(shù)空間尋 找累加器峰值。目前可以通過Hough變換檢測直線和圓，可以通過設(shè)置圓的最大最小半徑、 圖像閾值、投票數(shù)（以圖像上的點為圓心，相同的半徑畫圓，相較于一點的圓的個數(shù)），使圖 片中的檢測的精度達(dá)到最優(yōu)。
[0047] 如圖1所示，在χ-y坐標(biāo)系在圓的一般方程是：(x-a)2+(y_b)2=r2
[0048] 將其轉(zhuǎn)換到a-b-r空間，當(dāng)有不小于投票數(shù)個點相交于一點（a。，b。，r。）時，認(rèn)為圖 像內(nèi)存在一個圓，其圓心是（a〇，b。)，半徑是r。。既圓的圓心（X(j，y。）和半徑r。
[0049] Hough圓檢測是一項參數(shù)檢測，根據(jù)提供的半徑范圍、圖像閾值、投票數(shù)去遍歷圖 像得到檢測結(jié)果，由于拍攝角度、光線、噪聲等因素的影響，整幅圖片的各區(qū)域的最佳檢測 參數(shù)是不同的。如果用一組檢測參數(shù)去檢測整幅圖片中的圓，會造成個別區(qū)域檢測不全或 者個別區(qū)域檢測出多余的圓。針對這種現(xiàn)象，提取一種簡單易行的解決方法，根據(jù)拍攝時 圖像的拍攝角度及圖像的模糊度情況去分區(qū)域，然后再對不同的區(qū)域分別進(jìn)行Hough圓檢 測，可以根據(jù)不同區(qū)域的需要分別調(diào)整檢測參數(shù)，使得檢測效果達(dá)到最好。
[0050] -種相機(jī)檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)提取方法，所述檢校標(biāo)志中心坐標(biāo)提取方法采用如下 步驟：
[0051] (1)將圖像分區(qū)