CN103033171B - 基于颜色与结构特征的编码标志 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于颜色与结构特征的编码标志，在基板上设有颜色各异的4个模板点和2个编码点，模板点的坐标已知，其中3个模板点分别位于坐标系的X轴、Y轴和坐标原点，另一个模板点位于编码标志的中心，2个编码点处于编码标志中一组编码点位的任意两个编码点位，编码点位的坐标固定且按顺序进行数字编号，模板点和编码点的颜色采用红色、绿色、蓝色、白色、赤紫色、黄色和青绿色，并采用黑色作为各模板点和编码点的底色，采用圆形作为各模板点和编码点的形状。解决了现有编码标志识别难度大，识别率不高的问题。

Description

基于颜色与结构特征的编码标志

技术领域

本发明涉及一种基于颜色与结构特征的编码标志。

背景技术

目前，在工业数字摄影测量领域通常会使用人工标志作为特征点，一方面，人工标志能够弥补目标物体表面纹理单一的缺陷；另一方面，人工标志易于提取且定位精度较高，能够得到较好的测量效果。为了更精细地量测目标物体的表面形状，往往会粘贴大量的人工标志，其数量甚至达到上千个之多。如果用人工方法来确定多幅影像的同名像点，那么，不仅会耗时费力而且会增加出错率。

为了实现工业数字摄影测量的自动化处理，人们引入了编码标志。编码标志是一种自身带有一定编码信息的人工标志，并且每个编码标志的信息是唯一的。

如图1所示的圆心圆环型编码标志，其坐标位置就是中心圆的位置，其外部圆环就是编码。它提供了一种自动识别人工标志的手段，在实际识别过程中，既需要提取中心圆形标志点又需要识别圆环编码，其解码过程相对复杂且整套编码的个数十分有限。

如图2所示的点分布型编码标志，它由五个模板点和三个编码点组成，模板点用来还原编码标志在图像中的畸变，编码点用来解码，其坐标位置就是中心圆的位置。这种编码标志只需提取圆形标志点，然后通过圆点之间的几何分布关系来解码，相对前一种来说解码较方便，并且其整套编码的个数较多。但是，由于其是灰度编码标志，主要依据圆形标志点的分布关系来进行解码，因而在区别不同属性的原点时，仍然需要一定的计算。

图3所示为一种彩色编码标志，其中心的十字焦点的位置为标志的坐标，位于三个角上的圆形点为定向标志，各多边形中不同的颜色代表不同的含义，将其组合在一起形成一组编码。相对上述编码标志，它在识别过程中充分利用了颜色信息，提高了识别率，但是，其结构较为复杂，需要提取的几何图形较多，且整套编码的个数也有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于颜色与结构特征的编码标志，用以解决现有编码标志识别难度大，识别率不高的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种基于颜色与结构特征的编码标志，在基板上设有颜色各异的4个模板点和2个编码点，所述模板点的坐标已知，其中3个模板点分别位于坐标系的X轴、Y轴和坐标原点，另一个模板点位于编码标志的中心，所述2个编码点处于编码标志中一组编码点位的任意两个编码点位，所述编码点位的坐标固定且按顺序进行数字编号。

所述坐标系为平面直角坐标系，位于X轴和Y轴上的模板点距坐标原点的距离相等，位于编码标志中心的模板点设于X轴和Y轴上的两个模板点连线的中点，所述编码点位排列成直角形。

所述模板点和编码点的颜色采用红色、绿色、蓝色、白色、赤紫色、黄色和青绿色。

采用黑色作为各模板点和编码点的底色。

采用圆形作为各模板点和编码点的形状。

所述编码点位于不相邻的两个编码点位上。

本发明达到的有益效果：（1）本发明编码标志使用了4个模板点和2个编码点，标志点个数减少，使得编码标志的结构更加简单；（2）采用彩色点分布型编码方式，各标志点采用不同的颜色，选用灰度差别较大的红、绿、蓝、白、黄、赤紫、青绿七种色彩，使不同颜色间的差异达到最大，提高了对像素颜色识别的正确率，而且可直接根据颜色信息对编码标志进行识别，简化了解码步骤，识别率更高；（3）采用黑色作为标志点的底色，由于黑色受到反光影响较小，摄影时标志点色彩变化不大，效果更清晰；（4）由于标志点形状全部设计为圆形，圆形结构比较简单且几何中心明确，使其更易识别和更易实现中心定位且精度较好；（5）编码点位于不相邻的编码点位上，可以防止编码识别的干扰。

附图说明

图1是现有圆心圆环型编码标志；

图2是现有点分布型编码标志；

图3是现有的一种彩色编码标志；

图4是RGB三基色交叉形成的颜色；

图5是以白色作为标志点底色的摄影；

图6是以黑色作为标志点底色的摄影；

图7是本发明编码标志模板；

图8是本发明编码标志实例。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

彩色编码标志需要应用多种颜色，为了提高颜色识别的效率，就需要增强不同色彩之间的对比度。在颜色空间中，通常把红色、绿色和蓝色称作三基色，它们可以合成自然界中的大多数颜色，如图4所示，红色和绿色相加形成黄色，绿色和蓝色相加形成青绿色，红色和蓝色相加形成赤紫色，红色、蓝色和绿色三者相加形成白色。

用0-255来表示RGB灰度的亮度值，每种颜色可以用一个三维数组来表示，如（255，0，0）中三个元素分别对应RGB，其表示的颜色为红色，因而，要想确定某个像素属于何种颜色，可以根据RGB的三个分量值来判断像素颜色。在工业数字摄影测量中，由于存在噪声干扰以及感光芯片感光误差等原因，会导致所拍摄图像的RGB值存在失真现象。在实际图像处理过程中，往往会放宽灰度值的限制，规定一个灰度值范围，当不同像素的RGB三个颜色分量值落到一定的范围内，可以近似认为它们属于同一种颜色。

本实施例的彩色编码标志主要采用了7种颜色：红色、绿色、蓝色、黄色、赤紫色、黑色和白色，它们的RGB分别为（255，0，0）、（0，255，0）、（0，0，255）、（255，255，0）、（255，0，255）、（0，0，0）、（255，255，255）。这样使得不同颜色之间的差异达到最大，即使存在噪声干扰，也能保证正确判断像素的颜色。

本实施例采用黑色作为标志点的底色，如图5和图6所示，采用黑色作为标志点的底色时，标志点的边缘要比白底色的标志点更清晰。由于白色反光较强、黑色吸收光线，因而，白底的标志点受到反光影响严重使得标志变得更模糊，黑底的标志点受到反光影响较小使得标志点色彩变化不大。

在工业数字摄影测量中，引入的人工标志点多种多样，有圆形、正方形、三角形等。本实施例采用圆形作为标志点的形状，圆形标志点的边缘最为圆滑，在平面内旋转时无旋转角变化，并且在正射条件下其圆心点到边缘各点之间的距离相等，易于被识别和定位。

如图7所示，本实施例包括坐标已知的四个模板点A、B、C、O，还包括两个编码点，图中带有数字的16个圆形点为坐标固定的编码点位，每个编码标志中的编码点占据编码点位的其中两个点位，本实施例中，A为红色，B为蓝色，C为绿色，O为白色，两个编码点的颜色分别为黄色和赤紫色，A、B、C三个圆点构成了一个坐标系，其中，A为坐标系的原点，B和C分别在x轴、y轴的方向上且离原点的距离固定，O位于编码标志的中心，O的中心坐标为整个彩色编码标志的坐标。通过它们可以解算出编码标志在图像中的几何畸变参数，从而可以还原出编码点的坐标。

编码标志的编码是该标志的唯一代号，本实施例在编码过程中采用了一种连字符的形式来对编码标志进行编码，即CODE黄色点位_赤紫色点位。如图8所示，黄色圆形标志点在2号位置上，赤紫色圆形标志点在10号位置上，因而，此彩色编码标志的编码用CODE2_10来表示。

在其他实施例中，各标志点和编码点位可以位于平面直角坐标系的第二、第三或第四象限内，且标志点的色彩可以在红、绿、蓝、白、黄、青绿、赤紫中任意选取。

Claims (5)

1.一种基于颜色与结构特征的编码标志，其特征在于，在基板上设有颜色各异的4个模板点和2个编码点，所述模板点的坐标已知，其中3个模板点分别位于坐标系的X轴、Y轴和坐标原点，另一个模板点位于编码标志的中心，所述2个编码点处于编码标志中一组编码点位的任意两个编码点位，所述编码点位的坐标固定且按顺序进行数字编号；

所述坐标系为平面直角坐标系，位于X轴和Y轴上的模板点距坐标原点的距离相等，位于编码标志中心的模板点设于X轴和Y轴上的两个模板点连线的中点，所述编码点位排列成直角形。

2.根据权利要求1所述的基于颜色与结构特征的编码标志，其特征在于，所述模板点和编码点的颜色采用红色、绿色、蓝色、白色、赤紫色、黄色和青绿色。

3.根据权利要求1所述的基于颜色与结构特征的编码标志，其特征在于，采用黑色作为各模板点和编码点的底色。

4.根据权利要求1所述的基于颜色与结构特征的编码标志，其特征在于，采用圆形作为各模板点和编码点的形状。

5.根据权利要求1所述的基于颜色与结构特征的编码标志，其特征在于，所述编码点位于不相邻的两个编码点位上。