CN112270715B - 一种人工视觉地标及其编码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相机标定技术领域。目的是提供一种人工视觉地标及针对这种人工视觉地标的编码方法，以提高人工视觉地标的适用范围，从而实现精确定位。技术方案是：一种人工视觉地标，包括：1)4个及4个以上编码片；2)所有编码片每两行、每两列交叉排列，每一行的编码片在水平方向直线排列；3)任意一个编码片，均包括一个中心标定环和六个环绕中心标定环设置的编码块；4)所述中心标定环为圆形的图案，采用红绿蓝黑四种颜色中的一种；5)所述六个编码块为环绕在中心标定环周围的六个六边形图案，每个编码块采用红绿蓝黑四种颜色中的一种。
Description
技术领域
本发明涉及相机标定技术领域，具体涉及一种人工视觉地标及其编码方法。
背景技术
在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定(或摄像机标定)。相机标定数据采集中使用的人工视觉地标，有等间距实心圆阵列图案和国际象棋盘图案两种，能实现对目标图像准确定位识别分析。
目前，由于使用场景的限制，现有类型的人工视觉地标不能满足后续图像识别时精确定位标定的目标，因此设计一种人工视觉地标能够更好的实现精确定位标定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种人工视觉地标及针对这种人工视觉地标的编码方法，以提高人工视觉地标的适用范围，从而实现精确定位。
本发明提供的技术方案是：
一种人工视觉地标，包括：
1)4个及4个以上编码片；
2)所有编码片每两行、每两列交叉排列，每一行的编码片在水平方向直线排列；
3)任意一个编码片，均包括一个中心标定环和六个环绕中心标定环设置的编码块；
4)所述中心标定环为圆形的图案，采用红绿蓝黑四种颜色中的一种；
5)所述六个编码块为环绕在中心标定环周围的六个六边形图案，每个编码块采用红绿蓝黑四种颜色中的一种。
进一步的，人工视觉地标中，位于任意两个相邻编码片之间的编码块，同时为该两个相邻编码片所使用。
所述的人工视觉地标的编码方法，包括以下步骤：
1)任意一个编码片中的编码块有且仅有一个为黑色，其余五个编码块可为红绿蓝三色之一。
2)中心标定环或编码块中，0代表黑色、1代表红色、2代表绿色、3代表蓝色。
进一步的，对单个编码片来说，码字的生成按顺时针方向旋转，以黑色编码片为起点进行编码，黑色编码片黑色编码块不列入码字。
进一步的，每个编码片与人工视觉地标上的其他编码片不能重复。
进一步的，码字按如下形式编码，码字共八位，前5位为1或2或3，第6位可以为0或1或2或3，第7位为“-”，第8位表示的是从编码片右上角开始数，黑色编码块所在位置的序号数。
本发明的有益效果是：本发明提供的人工视觉地标及其编码方法，相比现有的人工视觉地标，编码片的设计能够做到图像识别的时候定位标定精度更高，不仅仅用于定位标定，还能够满足后续纠正摄像头畸变以及实现机械臂误差纠正的要求，提高人工视觉地标的适用范围，增大人工视觉地标的可用性。
附图说明
图1为单个编码片示意图。
图2为三个编码片左右排列和上下排列的拼接示意图。
图3为编码片编码示意图。
图4为回溯思想流程图。
图5为3*3排列的人工视觉地标例图。
图6为图5所示人工视觉地标的编码形式表格图。
图7为图5所示人工视觉地标的码字表格图。
具体实施方式
以下结合附图所述实施例，进一步介绍本发明，
首先定义几个概念:
1、中心标定环：圆形的图案，采用红绿蓝黑四种颜色中的一种。
2、编码块：环绕在中心标定环周围的六个六边形图案，采用红绿蓝黑四种颜色中的一种。
3、编码片：由一个中心标定环和环绕在中心标定环周围的六个编码块组成的图案。
4、人工视觉地标：编码片拼接而成，是地面上具有一定特征，能够从空中识别的图案。
5、重复：特指编码片颜色上的重复，也就是码字的重复。
6、编码形式：指的是编码的表现方式，共八位，表现为数字+“-”符号。
7、码字：指的是编码形式的前六位。
8、回溯算法：当生成重复编码片时，返回生成该编码片的上一步，重新进行生成新的编码片。
9、M阵列：指的是i*i阶的阵列。
2、10、p1、p2、p3指的是拼接在一起的三个编码片。
本发明提供的一种人工视觉地标，包括：
1)至少排列成两行与两列的4个及4个以上编码片；
2)所有编码片每两行、每两列交叉排列；每一行的编码片在水平方向直线排列，每一列的编码片在倾斜方向直线排列；
3)任意一个编码片，均包括一个中心标定环和六个环绕中心标定环设置的编码块；
4)所述中心标定环为圆形的图案，采用红绿蓝黑四种颜色中的一种；
5)六个编码块为环绕在中心标定环周围的六个六边形图案，每个编码块采用红绿蓝黑四种颜色中的一种。
进一步的，人工视觉地标中，位于任意两个相邻编码片之间的编码块，同时为该两个相邻编码片所使用。
进一步的，任意一个编码片中的编码块有且仅有一个为黑色，其余五个编码块可为红绿蓝三色之一。
中心标定环或编码块中，0代表黑色、1代表红色、2代表绿色、3代表蓝色。
进一步的，对单个编码片来说，码字的生成有顺时针和逆时针两种旋转方向，以黑色编码片为起点进行编码，黑色编码片黑色编码块不列入码字。
进一步的，以黑色编码片为起点顺时针旋转进行编码，黑色编码块不列入码字；码字表现为如下编码形式，码字共八位，前5位为1或2或3，第6位可以为0或1或2或3，第7位为“-”，第8位表示的是从编码片右上角开始数，黑色编码块所在位置的序号数。
进一步的，两片编码片拼接方式包括左拼接和右拼接两种情况(如图2中编码片p1、编码片p2为例)，两片编码片存在相对位置关系；在每一行中两个相邻编码片中，若编码片pm在相对于编码片pn左侧位置进行拼接，拼接过程称之为左拼接；若编码片pm在相对于编码片pn右侧位置进行拼接，称之为右拼接。图2中，编码片p2相对于编码片p1是右拼接，左右关系表现为pi，表示为式1。
Pi(编码片p1，编码片p2)＝Pi(pn，pm) (1)
进一步的，三片编码片也存在相对位置关系，表示为式2。每两行上下两片相邻编码片中，若编码片pm在相对于编码片pn下方位置进行拼接，拼接过程称之为下拼接。因此，在图2中，第一行编码片p2相对于编码片p1是右拼接，表现为pi；第一编码片、与第二行编码片称之为上下拼接，即编码片p3相对于编码片p1是下拼接，上下关系表现为pj。三片编码片拼接关系表示为式2。
进一步的，人工视觉地标上，每个编码片的码字与其他编码片的码字不能重复，表现为式3。
αm∩αn＝φ (3)
前述人工视觉地标的编码方法，包括：
1)任意一个编码片中的编码块有且仅有一个为黑色，其余五个编码块可为红绿蓝三色之一；
2)中心标定环或编码块中，0代表黑色、1代表红色、2代表绿色、3代表蓝色。
进一步的，对于每个编码片，码字的生成按顺时针方向旋转(码字的生成有顺时针和逆时针两种旋转方向)，以黑色编码块为起点进行编码，黑色编码块不列入码字。
进一步的，每个编码片的码字与人工视觉地标上其他编码片的码字不能重复。
进一步的，码字按如下形式编码：码字共八位，前5位为1或2或3，第6位可以为0或1或2或3，第7位为“-”，第8位表示的是从编码片右上角开始数，黑色编码块所在位置的序号数(不是颜色数)。如图3所示为例，单个形态编码片的码字为232211-5。
进一步的，在算法生成地标时，采用M阵列的思想(利用全局唯一M阵列的思想对整个人工视觉地标进行码字生成)，使用拼片算法，1*1尺寸的子窗体在这里的体现是单个编码片，每个子窗体(编码片)有且仅出现一次，最终实现编码的全局唯一性。
首先生成的是编码片，开辟一块内存空间用来存放编码片的码字，通过初始化函数对编码片码字进行枚举，存放在集合中。每次生成编码片时，将集合中的元素遍历取出和上一块编码片进行拼接，同时在集合中删除该元素。有两种情况，一种情况是生成编码片，实现拼接的过程中，完全符合拼接条件，直接生成人工视觉地标，另一种情况是生成编码片，实现拼接的过程中，无法找到满足条件的码字，此时回溯到当前编码片的前一个编码片，在集合中重新选择，程序继续运行直到完成拼接，生成人工视觉地标，保证生成过程的准确无误。
进一步的，从第一个编码片开始进行人工视觉地标的码字生成，码字生成的顺序为从左到右，从行到列第i行第j列的编码片记为mi,j。
进一步的，生成一个全局唯一M阵列
进一步的，人工视觉地标的大小根据需要确定。以一个3*3的人工视觉地标作为例子(参见图5)，编码形式如图6所示，码字如图7所示。
Claims (1)
1.一种基于人工视觉地标的编码方法，包括：
1）4个及4个以上编码片；
2）所有编码片每两行、每两列交叉排列；每一行的编码片在水平方向直线排列，每一列的编码片在倾斜方向直线排列；
3）任意一个编码片，均包括一个中心标定环和六个环绕中心标定环设置的编码块；
4）所述中心标定环为圆形的图案，采用红绿蓝黑四种颜色中的一种；
5）所述六个编码块为环绕在中心标定环周围的六个六边形图案，每个编码块采用红绿蓝黑四种颜色中的一种；
6）任意一个编码片中的编码块有且仅有一个为黑色，其余五个编码块可为红绿蓝三色之一；
所述人工视觉地标中，位于任意两个相邻编码片之间的编码块，同时为该两个相邻编码片所使用；
中心标定环或编码块中，0代表黑色、1代表红色、2代表绿色、3代表蓝色；
对于每个编码片，码字的生成按顺时针方向旋转，以黑色编码块为起点进行编码，黑色编码块不列入码字；
每个编码片的码字与人工视觉地标上其他编码片的码字不能重复；
码字按如下形式编码：码字共八位，前5位为1或2或3，第6位可以为0或1或2或3，第7位为“-”，第8位表示的是从编码片右上角开始数，黑色编码块所在位置的序号数；
采用M阵列的思想，每个编码片有且仅出现一次，最终实现编码的全局唯一性。
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