CN104376328A - 基于坐标的分布型编码标志识别方法及系统 - Google Patents

基于坐标的分布型编码标志识别方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于坐标的分布型编码标志识别方法及系统，该方法包括以下步骤：a、设置各种圆形标志，并建立平面坐标系，利用特定的编码标志的像点坐标和已知物点的三维坐标解算出相机的概略外方位元素；b、利用概略外方位元素和已知其他各编码标志的圆心物点三维坐标反算出其像点坐标，再利用反算出的像点坐标与像片中已经识别的圆形标志中心的像点坐标按照最小距离匹配原则一一匹配，从而确定出各坐标的编码值；c、利用已确定编码的标志的像点坐标和物点三维坐标重新计算相机的外方位元素，并重复步骤b，从而剔除误匹配编码标志和补全漏匹配的编码标志。本发明能够实时、快速准确的识别大量编码标志，以满足摄影测量和计算机视觉导航的需求。

Description

基于坐标的分布型编码标志识别方法及系统
 
技术领域：
本发明涉及一种编码标志识别方法，特别是涉及一种基于坐标的分布型编码标志识别方法及系统。 
背景技术：
摄影测量和计算机视觉导航中，通常要求目标物能够提供足够多且精确的特征点信息。但是，在摄影测量实际应用中，某些应用场合难以提供足够数量的特征点（如空旷的地域），而在计算机视觉导航应用中，由于特征点坐标通常未知且难以精确测定，因此难以满足精度要求。因此，在上述情况下，多采用布设人工标志点的方式提供足够数量且精度较高的特征点。
编码标志是一种特殊的测量标志，每个编码标志都对应一个唯一的识别编码。编码标志的作用主要有两方面：作为控制点辅助实现同名像点自动匹配；辅助多张像片的自动拼接。
目前的编码标志方案大多基于形状、色彩和结构的不同来区分编码。这些方式最突出的问题主要有：（1）产生的编码标志数量有限，一般的编码方案不会超过500个编码容量，这不能满足一些摄影测量任务的要求；（2）在实时动态条件下拍摄编码标志时，容易产生编码标志的变形，从而影响编码识别，造成误匹配。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够实时、快速准确的识别大量编码标志，以满足摄影测量和计算机视觉导航需求的基于坐标的分布型编码标志识别方法及系统。
本发明的技术方案是：
一种基于坐标的分布型编码标志识别方法，包括以下步骤：
a、在摄影像片内设置一个最大圆标志、一个次大圆标志和不限数量的小圆标志，每个圆形标志均设有唯一编码，所述编码由其使用时的三维坐标所决定；
b、对摄影像片内的圆形标志进行逐一搜索，根据面积比对的方法，找到最大圆标志和次大圆标志，以次大圆标志的圆心为原点，以次大圆标志的圆心与最大圆标志的圆心之间的连线为Y轴，与其垂直的为X轴建立平面坐标系；
c、在次大圆标志的附近搜索距离最近并且对称分布的四个小圆标志，这四个小圆标志分别分布在该平面坐标系的四个象限内，利用上述六个特定的编码标志圆心的像点坐标和已知的物点三维坐标解算出相机的概略外方位元素； 
d、利用概略外方位元素和已知其他各编码标志的圆心物点三维坐标反算出其像点坐标，再利用反算出的像点坐标与像片中已经识别的圆形标志中心的像点坐标按照最小距离匹配原则一一匹配，从而确定出各坐标的编码值；
e、利用已确定编码的标志的像点坐标和物点三维坐标重新计算相机的外方位元素，并重复步骤d，从而剔除误匹配编码标志和补全漏匹配的编码标志。
在步骤c中，对称分布的四个小圆标志按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限分别编为编码标志A、编码标志B、编码标志C和编码标志D。所述最大圆标志、次大圆标志和小圆标志为平面圆或圆柱体。
一种基于坐标的分布型编码标志识别系统，在摄影像片内设置一个最大圆标志、一个次大圆标志和不限数量的小圆标志，每个圆形标志均设有唯一编码，所述编码由其使用时的三维坐标所决定；以次大圆标志的圆心为原点，以次大圆标志的圆心与最大圆标志的圆心之间的连线为Y轴，与其垂直的为X轴建立平面坐标系；在次大圆标志的附近搜索距离最近并且对称分布的四个小圆标志，这四个小圆标志分别分布在该平面坐标系的四个象限内。 
对称分布的所述四个小圆标志按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限分别设置为编码标志A、编码标志B、编码标志C和编码标志D。所述最大圆标志、次大圆标志和小圆标志为平面圆或圆柱体。
本发明的有益效果是：
1、本发明先利用建立的坐标系确定各坐标的编码值，再根据已确定编码的标志的像点坐标和物点三维坐标重新计算相机的外方位元素，从而剔除误匹配编码标志和补全漏匹配的编码标志，达到准确定位的目的。
2、本发明能够设置众多不限量的小圆标志，在实时动态条件下拍摄编码标志不会产生编码标志的变形，从而提高编码识别的准确性，满足所有摄影测量任务的需求。
3、本发明编码标志圆既可以采用平面圆结构，还可以采用圆柱体结构，容易实施，增加定位测量的准确性。
4、本发明能够实时、快速准确的识别大量编码标志，其应用范围广，易于推广实施，具有良好的经济效益。
附图说明：
图1为基于坐标的分布型编码标志识别系统的结构示意图。
具体实施方式：
实施例：参见图1，图中，1-最大圆标志，2-次大圆标志，3-对称的小圆标志，4-小圆标志，5-摄影像片。
基于坐标的分布型编码标志识别系统，其中：在摄影像片5内设置一个最大圆标志1、一个次大圆标志2和不限数量的小圆标志4，每个圆形标志均设有唯一编码，编码由其使用时的三维坐标所决定；以次大圆标志2的圆心为原点，以次大圆标志2的圆心与最大圆标志1的圆心之间的连线为Y轴，与其垂直的为X轴建立平面坐标系；在次大圆标志2的附近搜索距离最近并且对称分布的四个小圆标志3，这四个小圆标志分别分布在该平面坐标系的四个象限内。 
对称分布的四个小圆标志按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限分别设置为编码标志A、编码标志B、编码标志C和编码标志D。最大圆标志1、次大圆标志2和小圆标志4为平面圆或圆柱体。
基于坐标的分布型编码标志识别方法，包括以下步骤：
a、在摄影像片5内设置一个最大圆标志1、一个次大圆标志2和不限数量的小圆标志4，每个圆形标志均设有唯一编码，所述编码由其使用时的三维坐标所决定；
b、对摄影像片5内的圆形标志进行逐一搜索，根据面积比对的方法，找到最大圆标志1和次大圆标志2，以次大圆标志2的圆心为原点，以次大圆标志2的圆心与最大圆标志1的圆心之间的连线为Y轴，与其垂直的为X轴建立平面坐标系；
c、在次大圆标志2的附近搜索距离最近并且对称分布的四个小圆标志3，这四个小圆标志分别分布在该平面坐标系的四个象限内，利用上述六个特定的编码标志圆心的像点坐标和已知的物点三维坐标解算出相机的概略外方位元素； 
d、利用概略外方位元素和已知其他各编码标志的圆心物点三维坐标反算出其像点坐标，再利用反算出的像点坐标与像片中已经识别的圆形标志中心的像点坐标按照最小距离匹配原则一一匹配，从而确定出各坐标的编码值；
e、利用已确定编码的标志的像点坐标和物点三维坐标重新计算相机的外方位元素，并重复步骤d，从而剔除误匹配编码标志和补全漏匹配的编码标志。
在步骤c中，对称分布的四个小圆标志按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限分别编为编码标志A、编码标志B、编码标志C和编码标志D。最大圆标志、次大圆标志和小圆标志为平面圆或圆柱体。
本发明先利用建立的坐标系确定各坐标的编码值，再根据已确定编码的标志的像点坐标和物点三维坐标重新计算相机的外方位元素，从而剔除误匹配编码标志和补全漏匹配的编码标志，以满足摄影测量和计算机视觉导航的需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于坐标的分布型编码标志识别方法，包括以下步骤：
a、在摄影像片内设置一个最大圆标志、一个次大圆标志和不限数量的小圆标志，每个圆形标志均设有唯一编码，所述编码由其使用时的三维坐标所决定；
b、对摄影像片内的圆形标志进行逐一搜索，根据面积比对的方法，找到最大圆标志和次大圆标志，以次大圆标志的圆心为原点，以次大圆标志的圆心与最大圆标志的圆心之间的连线为Y轴，与其垂直的为X轴建立平面坐标系；
c、在次大圆标志的附近搜索距离最近并且对称分布的四个小圆标志，这四个小圆标志分别分布在该平面坐标系的四个象限内，利用上述六个特定的编码标志圆心的像点坐标和已知的物点三维坐标解算出相机的概略外方位元素； 
d、利用概略外方位元素和已知其他各编码标志的圆心物点三维坐标反算出其像点坐标，再利用反算出的像点坐标与像片中已经识别的圆形标志中心的像点坐标按照最小距离匹配原则一一匹配，从而确定出各坐标的编码值；
e、利用已确定编码的标志的像点坐标和物点三维坐标重新计算相机的外方位元素，并重复步骤d，从而剔除误匹配编码标志和补全漏匹配的编码标志。
2.根据权利要求1所述的基于坐标的分布型编码标志识别方法，其特征是：在步骤c中，对称分布的四个小圆标志按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限分别编为编码标志A、编码标志B、编码标志C和编码标志D。
3.根据权利要求1所述的基于坐标的分布型编码标志识别方法，其特征是：所述最大圆标志、次大圆标志和小圆标志为平面圆或圆柱体。
4.一种基于坐标的分布型编码标志识别系统，其特征是：在摄影像片内设置一个最大圆标志、一个次大圆标志和不限数量的小圆标志，每个圆形标志均设有唯一编码，所述编码由其使用时的三维坐标所决定；以次大圆标志的圆心为原点，以次大圆标志的圆心与最大圆标志的圆心之间的连线为Y轴，与其垂直的为X轴建立平面坐标系；在次大圆标志的附近搜索距离最近并且对称分布的四个小圆标志，这四个小圆标志分别分布在该平面坐标系的四个象限内。
5.根据权利要求4所述的基于坐标的分布型编码标志识别系统，其特征是：对称分布的所述四个小圆标志按照Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限分别设置为编码标志A、编码标志B、编码标志C和编码标志D。
6.根据权利要求4所述的基于坐标的分布型编码标志识别系统，其特征是：所述最大圆标志、次大圆标志和小圆标志为平面圆或圆柱体。
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