CN109115181A - 一种编码标志 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种编码标志，包括标记点、定位点和编码点，标记点包括第一标记点、第二标记点、第三标记点，定位点为多条线段的交叉点，编码点包括n个点，第一标记点、第二标记点、第三标记点、交叉点分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点、交叉点位于矩形的一条对角线上，定义编码标志坐标系的原点为交叉点，且编码标志坐标系的X轴、Y轴平行于矩形相邻两边，编码点交错分布于编码标志坐标系内，不同位置的编码点对应有唯一的编码数字，各编码点对应的编码数字组合为唯一的编码值。该编码标志，通过采用特殊的交叉点作为定位点，实现快速精准定位，同时，三个标记点和一个编码点就可以实现编码功能，设计结构简单。

Description

一种编码标志

技术领域

本发明涉及近景摄影测量技术领域，具体而言，涉及一种编码标志。

背景技术

在近景摄影测量应用领域，测量对象结构尺寸大型化、曲面复杂化、测试对象动态化已成为发展趋势。由于像机分辨率限制、视场遮挡、运动引起目标偏移等因素影响，对大视场范围内的大尺寸结构进行动态测量时，结构表面往往缺乏清晰可辨识度高的纹理特征，不便于直接快速、准确地提取结构表面的特征信息，不能满足测试要求。目前，通常采用在被测结构上人工布设合作标志的方式产生目标点，用于识别、追踪，因此，具有唯一编码值的编码标志的设计与应用受到广泛研究与关注。

常见的编码标志主要有三类：点分布型、同心圆环型和没有明显几何特征的一种编码标志。点分布型编码标志是通过引入设计坐标系，根据点在平面上的分布而构成数字编码，属于绝对编码，能够产生较多数量的编码，但是解码识别算法复杂耗时，例如，在点分布型编码标志技术中，申请号为201010201990.7的中国发明专利申请点分布型编码标志识别方法，其设计的编码点位置紧密排列，为保证能准确解码识别，同一编码标志中的编码点不能两两相邻，这样在有限的设计编码点空间中，编码点的排列组合数量受到较大的限制，难以产生丰富数量的唯一编码。同时，该编码标志需要至少6个圆点，在编码标志识别时，需要提取6个以上圆点，每一个圆做判定，从而判定是否存在标记点、定位点、编码点，从而确认是否存在一个完整的标志，计算量很大。

同心圆环型编码标志设计结构整体呈圆环形，由中心定位标志和围绕其周围的带状或者点状编码位组成。该类型编码标志定位精度高，但是编码数量有限，在同心圆环型编码标志技术中，例如，公开号为CN105303224A的中国发明专利申请公开了一种容量大、鲁棒性强的编码标志点，包括定位标志位、起始标志位和编码位，起始标志位和编码位均匀分布在以定位标志位为中心的圆周上，定位标志位上设置有定位标志点，起始标志位上设置有起始标志点，编码位上设置有编码点，各个编码位上编码点的有无构成了不同的编码标志点；定位标志点、起始标志点和编码点设置成圆形，定位标志点、起始标志点和编码点能够在面积上相互区分。该编码标志方式简单、快速，但是不能够产生大量的编码点，但是在编码数量上有一定的局限性。同时，通过面积区分一定程度降低了标志位的识别难度，但是需要；定位标志点、起始标志点和编码点在面积上有很大的区分，同时，当图像角度变化或图像缩小时，标志位的识别仍然较难。

由于点分布型和同心圆环型编码标志一般均是采用同色的圆形标志，在实际应用过程中，由于像片倾角往往比较大，相机自身也存在一定的畸变，会使得编码标志中各圆点位置之间的关系不够稳定。为解决编码标志的识别问题，申请号为201310000907.3的中国发明专利申请公开了一种点分布型彩色编码标志的解码方法，该彩色编码标志的基板上设有6个颜色各异的圆形标志点，分为4个模板点和2个编码点，其中4个模板点的颜色固定、坐标已知，2个编码点的颜色为其它两种设定的颜色、并位于设定的编码点位上。虽然彩色编码标志通过颜色的附加信息进行编码，可大大扩展编码容量，但图像成像质量易受背景及环境噪声污染，且对硬件要求提高，不适合现场环境测量。

第三类无明显特征的编码标志一般是一些特殊形状或者他们的组合构成，此方法的编码数量有限且图像特征识别步骤繁琐。

因此，如何设计出结构简单，计算量小，具有唯一编码且数量丰富的方案并容易快速精准定位识别的编码标志，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种编码标志，以快速精准定位识别的编码标志，降低编码识别时的计算量，至少其中之一。

本发明提出的一种编码标志，包括标记点、定位点和编码点，所述标记点包括第一标记点、第二标记点、第三标记点，所述定位点为多条线段的交叉点，所述编码点包括n个点，n为大于等于1的整数，所述第一标记点、第二标记点、第三标记点、交叉点分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点、交叉点位于矩形的一条对角线上，定义编码标志坐标系的原点为交叉点，且编码标志坐标系的X轴、Y轴平行于矩形相邻两边，编码点交错分布于编码标志坐标系内，不同位置的编码点对应有唯一的编码数字，各编码点对应的编码数字组合为唯一的编码值。

上述的编码标志，优选的，n大于2，至少两个编码点的连线与X轴平行，或/和，至少两个编码点的连线与Y轴平行。

上述的编码标志，优选的，各个编码点在编码标志坐标系内分行、分列排布。

上述的编码标志，优选的，所述定位点为十字型交叉点、米字型交叉点或×型交叉点。

上述的编码标志，优选的，所述标记点和编码点为圆点，所述圆点的半径为r。

上述的编码标志，优选的，所述标记点和编码点的圆心在编码标志坐标系中的X和Y方向的坐标值为r的整数倍。

上述的编码标志，优选的，所述定位点为多条线段的交叉点，且每条线段的长度为r的整数倍。

上述的编码标志，优选的，任意两相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值不相等。

上述的编码标志，优选的，任意相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等时，圆心坐标的X坐标值的差值和Y坐标值的差值，均小于圆心坐标的X坐标值相等时，圆心坐标的X坐标值的差值；或，任意相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等时，圆心坐标的X坐标值的差值和Y坐标值的差值，均小于圆心坐标的Y坐标值相等时，圆心坐标的Y坐标值的差值。

上述的编码标志，优选的，所述矩形的边长相等。

本发明提出的一种编码标志，包括标记点、定位点和编码点，标记点包括第一标记点、第二标记点、第三标记点，定位点为多条线段的交叉点，编码点包括n个点，n为大于等于1的整数，第一标记点、第二标记点、第三标记点、交叉点分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点、交叉点位于矩形的一条对角线上，定义编码标志坐标系的原点为交叉点，且编码标志坐标系的X轴、Y轴平行于矩形相邻两边，编码点交错分布于编码标志坐标系内，不同位置的编码点对应有唯一的编码数字，各编码点对应的编码数字组合为唯一的编码值。该编码标志，通过采用具有典型特征的多条线段的交叉点作为定位点，定位点容易识别，可以通过模板匹配快速判定是否存在定位点，实现快速精准定位，从而知道是否存在一个编码标志，不需要逐个判定圆点(现有技术统一采用圆点)，计算量小。且在理论上，三个标记点和一个编码点(总数量大于等于4)就可以实现编码功能，设计结构更加简单；同时，本发明的定位点在通过亚像素骨架计算时，可以提高定位精度；定位点的线条特征以及选择的设计模板的线段长度，可以方便求解仿射变换矩阵，为解码提供保障。

另外，在优选的方案中，定位点为十字型交叉点，同时由于第一标记点、第二标记点、第三标记点、交叉点分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点、交叉点位于矩形的一条对角线上，当矩形的边长相等时(即矩形为正方形)，该编码标志对成像畸变有较强的抗干扰能力，保证编码方法的可靠性。

附图说明

此处所说明的附图仅仅用来提供对本发明的进一步解释，构成被申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例提出的一种编码标志的设计示意图；

图2为本发明具体实施例提出的一种编码标志选取3个编码点的设计方案。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明中出现的“第一”、“第二”、“第三”仅用于区分标记点，无先后之分，更不作为标记点本身的限定；同时，本发明中的“和/或”，指既可以同时具备，也可以选择其中之一，例如方案A和/或方案B，包括方案A、方案B、方案A且方案B此三种情况。

如图1所示，本发明提出的一种编码标志，包括标记点、定位点和编码点，标记点包括第一标记点A、第二标记点B、第三标记点C，第一标记点A、第二标记点B、第三标记点C可以为圆点、椭圆点或其它形状的点，如星形在此不做限定，为了简化编码操作，优选为圆点。为了解决现有编码标志识别难的问题，本发明特别设计了定位点，该定位点为多条线段的交叉点O，对于多条线段形式的交叉点O，可以是十字型交叉点、米字型交叉点或×型交叉点(米字型交叉点可以理解为十字型和×型的组合)，当然还可以是卍型的交叉点等，这些交叉点均具有典型特征，容易识别。编码点包括n个点，原则上n为大于等于1的整数，但是为了获得更多的编码值，可以设置更多的编码点。同时，本发明对编码标志进行了特殊设置，第一标记点A、第二标记点B、第三标记点C、交叉点O分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点A、交叉点O位于矩形的一条对角线上，并定义编码标志坐标系的原点为交叉点O，且编码标志坐标系的X轴、Y轴平行于矩形相邻两边，编码点交错分布于编码标志坐标系内，不同位置的编码点对应有唯一的编码数字，各编码点对应的编码数字组合为唯一的编码值。

上述的编码标志，通过采用具有典型特征的多条线段的交叉点O作为定位点，定位点区别于标记点(圆点)，容易识别，可以通过模板匹配快速判定是否存在定位点，实现快速精准定位，从而知道是否存在一个编码标志，不需要逐个判定圆点(现有技术统一采用圆点)，计算量小。且在理论上，三个标记点和一个编码点(总数量大于等于4)就可以实现编码功能，设计结构更加简单，也减少了标记圆的数量，以及解码过程中各点之间的位置关系判定，大大缩短了解算时间；同时，本发明的定位点在通过亚像素骨架计算时，可以提高定位精度；定位点的线条特征以及选择的设计模板的线段长度，可以方便求解仿射变换矩阵，为解码提供保障。

另外，在优选的方案中，定位点为十字型交叉点，利用十字模板匹配可以实现编码标志的快速搜索，且十字交点的坐标求解可以实现高精度定位。同时由于第一标记点A、第二标记点B、第三标记点C、交叉点O分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点A、交叉点O位于矩形的一条对角线上，当矩形的边长相等时(即矩形为正方形)，该编码标志对成像畸变有较强的抗干扰能力，保证编码方法的可靠性。

上述的编码标志，编码点个数可以是n＝1,2,3…,编码点的设计位置可以根据需要排列，n越小，编码点排列越稀疏，识别解码准确率越高，但是设计位置就少了，n越大，可以丰富编码的数量，优选的，n大于2，至少两个编码点的连线与X轴平行，或/和，至少两个编码点的连线与Y轴平行，需要说明的是，此处的平行并非是绝对的平行，由于制作和编码标志粘贴的误差，只需要大致平行即可。进一步的，各个编码点在编码标志坐标系内分行、分列排布。图1中，示意出了29个编码点，包括平行于X轴的3行和平行于Y轴的3列，可以理解的是，这只是其中一种设置方式，还可以衍生出更多的方式，比如编码点18个、25个、36个、43个等，包括平行于X轴的5行和平行于Y轴的4列等等。在此不再一一列举和图示，只要在本发明的设计框架之下即可。

上述的编码标志，优选的，标记点和编码点为圆点，圆点的半径为r，标记点和编码点的圆心在编码标志坐标系中的X和Y方向的坐标值为r的整数倍，同时，定位点为多条线段的交叉点O，如十字型交叉点，且每条线段的长度为r的整数倍，该种设置方式，可以简化结构，降低编码时的工作量。

上述的编码标志，优选的，任意两相邻编码点的圆心坐标的X坐标值或/和Y坐标值不相等。同时，优选的，任意相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等时，圆心坐标的X坐标值的差值和Y坐标值的差值，均小于圆心坐标的X坐标值相等时，圆心坐标的X坐标值的差值；或，任意相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等时，圆心坐标的X坐标值的差值和Y坐标值的差值，均小于圆心坐标的Y坐标值相等时，圆心坐标的Y坐标值的差值。以图1为例，编码点1和编码点2、编码点3、编码点4均相邻，编码点1与编码点3的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等，编码点1与编码点3圆心坐标的X坐标值的差值为2r，Y坐标值的差值为3r，同时编码点1与编码点4的圆心坐标的X坐标值相等，X坐标的差值为4r，不难得出：2r<4r，3r<4r。同理，编码点1与编码点2的圆心坐标的Y坐标值相等，Y坐标的差值为4r，不难得出，2r<4r，3r<4r。采用该种形式的交错式分布，相邻编码点不仅易于区分辨识，且能够产生更多数量的编码组合。另外，优选的，矩形的边长相等，即为该矩形为正方形，正方形结构，对成像畸变有更强的抗干扰能力。

具体地，参考图1所示。定位点选用具有明显图形特征的十字型交叉点，标记点和编码点选择圆点，不同编码点组合对应唯一的编码值。根据设计原理可知，编码容量N符合组合学规律，有公式：

其中，n为设计的编码标号总数，m为选取的编码点个数(m≥1，整数)。当n＝29，m＝3时，编码容量达到3654，基本能够满足所有测试需求(图2为选取3个编码点的设计方案，生成组合为01-15-23的编码标志，当然可以选择更多种编码标志)。十字型的交叉点O点为编码标志坐标系的原点，坐标系的X轴、Y轴分别平行于AB和AC，那么，根据设计的比例，可以计算出每一个标记点和编码点对应指定的坐标。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种编码标志，其特征在于，包括标记点、定位点和编码点，所述标记点包括第一标记点(A)、第二标记点(B)、第三标记点(C)，所述定位点为多条线段的交叉点(O)，所述编码点包括n个点，n为大于等于1的整数，所述第一标记点(A)、第二标记点(B)、第三标记点(C)、交叉点(O)分别位于一个矩形的四个顶角上，第一标记点(A)、交叉点(O)位于矩形的一条对角线上，定义编码标志坐标系的原点为交叉点(O)，且编码标志坐标系的X轴、Y轴平行于矩形相邻两边，编码点交错分布于编码标志坐标系内，不同位置的编码点对应有唯一的编码数字，各编码点对应的编码数字组合为唯一的编码值。

2.根据权利要求1所述的编码标志，其特征在于，n大于2，至少两个编码点的连线与X轴平行，或/和，至少两个编码点的连线与Y轴平行。

3.根据权利要求2所述的编码标志，其特征在于，各个编码点在编码标志坐标系内分行、分列排布。

4.根据权利要求1-3任一项所述的编码标志，其特征在于，所述定位点为十字型交叉点、米字型交叉点或×型交叉点。

5.根据权利要求1-3任一项所述的编码标志，其特征在于，所述标记点和编码点为圆点，所述圆点的半径为r。

6.根据权利要求5所述的编码标志，其特征在于，所述标记点和编码点的圆心在编码标志坐标系中的X和Y方向的坐标值为r的整数倍。

7.根据权利要求5所述的编码标志，其特征在于，所述定位点为多条线段的交叉点(O)，且每条线段的长度为r的整数倍。

8.根据权利要求1-3任一项所述的编码标志，其特征在于，任意两相邻编码点的圆心坐标的X坐标值或/和Y坐标值不相等。

9.根据权利要求8所述的编码标志，其特征在于，任意相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等时，圆心坐标的X坐标值的差值和Y坐标值的差值，均小于圆心坐标的X坐标值相等时，圆心坐标的X坐标值的差值；或，任意相邻编码点的圆心坐标的X坐标值和Y坐标值均不相等时，圆心坐标的X坐标值的差值和Y坐标值的差值，均小于圆心坐标的Y坐标值相等时，圆心坐标的Y坐标值的差值。

10.根据权利要求1-3任一项所述的编码标志，其特征在于，所述矩形的边长相等。