CN117611651A - 亚像素椭圆中心的检测方法、检测系统、设备和电子介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视觉测量技术领域，提供一种亚像素椭圆中心的检测方法、检测系统、设备和电子介质，检测方法包括以下步骤：A1：获取椭圆的亚像素边缘；A2：使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合，得到一个已求出拟合参数的椭圆一般方程；A3：根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心；A4：计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离；A5：计算几何距离的均值；A6：如果所有亚像素点到椭圆边缘的几何距离与均值的差在指定范围内，则输出椭圆中心，否则去掉几何距离最大的多个亚像素点，重复步骤A2至步骤A6，直到输出椭圆中心。本方案能够进一步验证抓取到的椭圆边缘上的点的有效性，精确获取椭圆中心，进而实现精确标定，得到准确的待测目标的信息。

Description

亚像素椭圆中心的检测方法、检测系统、设备和电子介质

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，尤其涉及一种亚像素椭圆中心的检测方法、检测系统、设备和电子介质。

背景技术

视觉测量是一种新型非接触式的光学测量方法，通过相机采集被测目标的图像，利用相关图像处理和机器视觉算法进行计算得到待测目标的特征，进而实现得到待测目标的相关参数。

一般情况下，在视觉测量中，为了确定待测目标的位置信息，通常在待测目标附近设置标志物，通过标志物可以获取待测目标的信息。

通常在布设标志物时，往往选择圆形标志，因为圆形标志的圆心较为容易获取，但是拍摄时并不能完全保证镜头与圆形标志随时为垂直状态，那么拍摄到的圆形标志并不为圆形，如果直接按照圆形进行解算，那么得到的结果会存在偏差。如果按照椭圆形进行解算，如果抓取的像素点位置不对，则会影响最终的精确计算结果。

因此，亟需提供一种亚像素椭圆中心的检测方法、检测系统、设备和电子介质，能够进一步验证抓取到的椭圆边缘上的点的有效性，精确获取椭圆中心，进而实现精确标定，得到准确的待测目标的信息。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明主要目的是克服椭圆中心检测不精确的问题，提供一种亚像素椭圆中心的检测方法、检测系统、设备和电子介质，能够进一步验证抓取到的椭圆边缘上的点的有效性，精确获取椭圆中心，进而实现精确标定，得到准确的待测目标的信息。

为实现上述的目的，本发明第一方面提供了一种亚像素椭圆中心的检测方法，包括以下步骤：

A1：获取椭圆的亚像素边缘；

A2：使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合，得到一个已求出拟合参数的椭圆一般方程；

A3：根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心；

A4：计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离；

A5：计算几何距离的均值；

A6：如果所有亚像素点到椭圆边缘的几何距离与均值的差在指定范围内，则输出椭圆中心，否则去掉几何距离最大的多个亚像素点，重复步骤A2至A6，直到输出椭圆中心。

根据本发明一示例实施方式，步骤A1中，所述获取椭圆的亚像素边缘的方法包括：对椭圆边缘使用zernike矩计算椭圆的亚像素边缘。

根据本发明一示例实施方式，步骤A2中，所述使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合的方法包括：

列出椭圆的一般方程，根据该一般方程获取待求解的拟合参数；

使用拉格朗日乘子法和椭圆约束条件得到目标函数；

将目标函数求导并令导数为0，可求解得到椭圆的一般方程的拟合参数；

根据拟合参数得到已求出拟合参数的椭圆一般方程。

根据本发明一示例实施方式，所述椭圆的一般方程为

ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0；待求解的拟合参数为其中，a、b、c、d、e均为实数。

根据本发明一示例实施方式，步骤S3中，所述根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心的方法包括：

椭圆的中心为(x_c,y_c)；

其中，

根据本发明一示例实施方式，步骤A4中，所述计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离的方法包括：根据亚像素点到椭圆两焦点的距离和椭圆长半轴计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离。

根据本发明一示例实施方式，步骤A5中，还包括计算几何距离的标准差；

步骤A6中，所述指定范围为3倍标准差。

作为本发明的第二个方面，提供一种亚像素椭圆中心的检测系统，采用所述亚像素椭圆中心的检测方法检测亚像素椭圆中心。

根据本发明一示例实施方式，所述亚像素椭圆中心的检测系统包括：

亚像素边缘获取模块，用于获取椭圆的亚像素边缘；

椭圆方程模块，用于使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合，得到一个已求出拟合参数的椭圆一般方程；

椭圆中心计算模块，用于根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心；

椭圆边缘判定模块，用于计算几何距离的均值和标准差；如果几何距离的均值和标准差都在指定范围内，则输出椭圆中心，否则去掉几何距离最大的多个亚像素点，重新计算椭圆中心，直到几何距离的均值和标准差都在指定范围内，输出椭圆中心。

作为本发明的第三个方面，本发明提供一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现所述的亚像素椭圆中心的检测方法。

作为本发明的第四个方面，本发明提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序执行时实现所述的亚像素椭圆中心的检测方法。

本发明的优势效果是，本发明通过亚像素边缘计算椭圆中心，根据亚像素边缘上的点到椭圆中心的几何距离，筛选出适合作为亚像素边缘的点，再次计算椭圆中心，直到亚像素边缘的点确切为椭圆边缘的点，再输出椭圆中心，能够提高检测椭圆中心的精度。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示意性示出了亚像素椭圆中心的检测方法的步骤图。

图2示意性示出了圆形标志在图像中位置的检测方法的步骤图。

图3示意性示出了圆形标志布置示意图。

图4示意性示出了边坡位移的检测方法的步骤图。

图5示意性示出了一种电子设备的框图。

图6示意性示出了一种计算机可读介质的框图。

图7示意性示出了亚像素点和椭圆关系图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本申请概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的，因此不能用于限制本申请的保护范围。

根据本发明的第一个具体实施方式，本发明提供一种亚像素椭圆中心的检测系统，包括：

亚像素边缘获取模块，用于获取椭圆的亚像素边缘；

椭圆方程模块，用于使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合，得到一个已求出拟合参数的椭圆一般方程；

椭圆中心计算模块，用于根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心；

椭圆边缘判定模块，用于计算几何距离的均值和标准差；如果几何距离的均值和标准差都在指定范围内，则输出椭圆中心，否则去掉几何距离最大的多个亚像素点，重新计算椭圆中心，直到几何距离的均值和标准差都在指定范围内，输出椭圆中心。

根据本发明的第二个具体实施方式，本发明提供一种亚像素椭圆中心的检测方法，该检测方法采用第一个具体实施方式的亚像素椭圆中心的检测系统。

如图1所示，该检测方法包括以下步骤：

A1：获取椭圆的亚像素边缘。

获取椭圆的亚像素边缘的方法包括：对椭圆边缘使用zernike矩计算椭圆的亚像素边缘。

对椭圆边缘使用zernike矩计算椭圆的亚像素边缘的方法包括：

A11：计算各阶的zernike模板，模板大小可以选用5*5。

A12：以整像素为中心，使用模板计算zernike矩：Z_0,0，Z_1,1，Z_2,0，并通过公式计算出旋转角度

其中，Z_0,0为零阶zernike矩，Z_1,1为一阶zernike矩，Z_2,0为二阶zernike矩；

atan2表示反正切函数，Im表示取虚部，Re表示取实部，Z_1,1表示一阶zernike矩。

A13：通过旋转角度计算旋转后的zernike矩：Z′_0,0，Z′_1,1，Z′_2,0；

其中，Z′_0,0为旋转后的零阶zernike矩，Z′_1,1为旋转后的一阶zernike矩，Z′_2,0为旋转后的二阶zernike矩。

A14：使用旋转后的zernike矩，计算边缘的参数l。

其中，Z′_1,1为旋转后的一阶zernike矩，Z′_2,0为旋转后的二阶zernike矩。

A15：基于边缘的参数l和旋转角度计算亚像素点的位置。

考虑到求Zernike矩的缩放关系，得到修正后的像素位置：

其中，(x₀,y₀)为修正前整像素位置，(x_s,y_s)为修正后的亚像素位置，N为zernike矩的模板的大小，表示旋转角度，l表示边缘的参数。

A2：使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合，得到一个已求出拟合参数的椭圆一般方程。

使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合的方法包括：

A21：列出椭圆的一般方程，根据该一般方程获取待求解的拟合参数。

椭圆的一般方程为：ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0。其中，a、b、c、d、e均为实数，代表椭圆参数，待求解的拟合参数为：这些待求解的拟合参数为列矢量表示形式。

A22：使用拉格朗日乘子法和椭圆约束条件得到目标函数。

椭圆约束条件为：b²-4ac＜0。

目标函数为：L(p,λ)＝p^TZ^TZp+λ(1-p^TSp)。

其中，λ为拉格朗日乘子，L(p，λ)表示目标函数，T表示矩阵的转置，S和Z如下：

其中，为椭圆边缘上任一点的图像坐标，i为0-k的自然数，k为椭圆边缘上的点的数量；Z为6×k的矩阵，每一行为[/>]；

A23：将目标函数求导并令导数为0，可求解得到椭圆的一般方程的拟合参数。

将目标函数对p和λ求导，并令导数为0，可得：

求解上述方程组，即可得到p以及椭圆的一般方程。

A24：根据拟合参数得到已求出拟合参数的椭圆一般方程。

对于一般方程为ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0的椭圆，椭圆中心(x_c,y_c)，以及长半轴r_a，短半轴r_b和旋转角度θ分别为：

此时对应的椭圆方程为：

A3：根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心。

根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心的方法包括：

椭圆的中心为(x_c,y_c)；

其中，

A4：计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离。

计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离根据长半轴r_a、短半轴r_b、旋转角度θ得到。

计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离的方法包括：根据亚像素点到椭圆两焦点的距离和椭圆长半轴计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离。

如图7所示，Q点为拟合前求得的亚像素点，P点为拟合后的椭圆边缘上的一点，亚像素点到椭圆边缘的几何距离为QP，根据椭圆的定义有，A1A2＝2a，B1B2＝2b，F1F2＝2c，a2-c2＝b2，PF1+PF2＝2a，QP≈((QF1+QF2)-(PF1+PF2))/2。其中QF1和QF2可以根据两点距离公式获得，PF1+PF2＝2a。其中，a为椭圆长半轴，b为椭圆短半轴，F1和F2为椭圆的焦点，椭圆中心为O，椭圆焦距为2c，长轴为2a，短轴为2b。

A5：计算几何距离的均值。还计算几何距离的标准差。

A6：如果所有亚像素点到椭圆边缘的几何距离与均值的差在指定范围内，则输出椭圆中心，否则去掉几何距离最大的多个亚像素点，重复步骤A2至A6，直到输出椭圆中心。

指定范围为3倍标准差。

优选地，去掉几何距离最大的2个亚像素点。

本方案通过亚像素边缘计算椭圆中心，根据亚像素边缘上的点到椭圆中心的几何距离，筛选出适合作为亚像素边缘的点，再次计算椭圆中心，直到亚像素边缘的点确切为椭圆边缘的点，再输出椭圆中心，通过进一步验证抓取到的椭圆边缘上的点的有效性，精确获取椭圆中心，能够提高检测椭圆中心的精度，进而实现精确标定，得到准确的待测目标的信息。

根据本发明的第三个具体实施方式，本发明提供一种圆形标志在图像中位置的检测系统，包括图像获取模块、图像边缘检测模块、椭圆筛选模块、亚像素边缘计算模块和第一个具体实施方式的亚像素椭圆中心的检测系统。

图像获取模块用于获取相机拍摄的多个圆形标志的图像，图像中圆形标志不为圆形.

图像边缘检测模块用于检测出图像的边缘。

椭圆筛选模块用于根据图像的边缘检测出图像中的多个椭圆，基于椭圆的大小筛选出多个圆形标志对应的椭圆。

亚像素边缘计算模块用于计算椭圆的亚像素边缘。

亚像素椭圆中心的检测系统，用于对椭圆进行拟合计算椭圆中心，该椭圆中心即为圆形标志的中心。

根据本发明第四个具体实施方式，本发明提供一种圆形标志在图像中位置的检测方法，采用第三个具体实施方式的圆形标志在图像中位置的检测系统，如图2所示，包括如下步骤：

在序列图像中提取圆形标志的像素坐标，获取圆形标志在图像中位置的方法包括：

相机拍摄多个圆形标志。

S41：相机拍摄出的图像中圆形标志不为圆形。

圆形标志虽然是圆形的，但是成像后一般都是椭圆。

S42：检测出图像的边缘。

使用ED边缘检测算法计算图像的边缘。ED算法的优势在于：其他边缘检测器将二值边缘图像作为输出，且被检测到的边缘像素通常是不相关、不连通、不连续的实体，以至于需要更进一步生成潜在的对象边界。ED算法的输出为干净、连续的像素链，同时也是连通的对象边界，并且运算速度较快。

S43：根据图像的边缘检测出图像中的多个椭圆，基于椭圆的大小筛选出多个圆形标志对应的椭圆。

检测出图像中的多个椭圆使用ED椭圆检测算法。使用圆度对图像边缘做初步的筛选，使用输入的标志半径范围对椭圆进行筛选。

S44：计算椭圆的亚像素边缘。

对椭圆边缘使用zernike矩计算亚像素边缘。

S45：对椭圆进行拟合计算椭圆中心，该椭圆中心即为圆形标志的中心。

对椭圆进行拟合计算椭圆中心的方法采用第二个具体实施方式的亚像素椭圆中心的检测方法。

根据本发明的第五个具体实施方式，本发明提供一种边坡位移的检测系统，包括：多个圆形标志、相机和位移计算模块。

多个圆形标志布置在边坡上。如图3所示，将圆形标志固定在边坡上，同一平面上至少有4个圆形标志。优选地，通过伸缩杆进行固定，伸缩杆数值设置。同一平面上有4个圆形标志，能够更精确地拟合出圆形标志的位置。使用单目相机和标志尽可能简便且准确地检测出边坡滑坡现象。

相机和位移计算模块通讯地连接，用于持续拍摄边坡，并将图像发送给位移计算模块，拍摄的图像中包括多个圆形标志。

位移计算模块，用于进行像素坐标系与世界坐标系的变换矩阵标定，获取圆形标志在图像中的位置，根据圆形标志的像素坐标和变换矩阵求出圆形标志的世界坐标；计算出每个圆形标志的世界坐标与最初拍摄的圆形标志的世界坐标的差值，如果多个圆形标志中最大的差值大于指定阈值，则表示发生滑坡。

位移计算模块包括第三个具体实施方式的圆形标志在图像中位置的检测系统，通过采用第三个具体实施方式的圆形标志在图像中位置的检测系统获取圆形标志在图像中的位置。

由于边坡地形一般较复杂，标志布置难度一般较大，同时为了保证较好的成像角度，相机角度放置也较重要。需制作特殊的圆形合作标志点，因为圆形标志在图像中能更加精确的提取其中心坐标。另外尽可能的使所有标志点分布在同一个平面，这里的同一个平面并非是与边坡在同一个平面，只需要保证这几个标志点共面于任一平面即可，而且需保证它们均匀的分布在整个相机视场中，然后需较高精度的提取出合作标志点的亚像素坐标。此外还需将滑坡发生的瞬间图像数据(滑坡发生前后的数张图像数据)与计算的结果通过无线网络传回至后端进行分析。

根据本发明的第六个具体实施方式，本发明提供一种边坡位移的检测方法，采用第四个具体实施方式的边坡位移的检测系统。

如图4所示，边坡位移的检测方法，包括以下步骤：

S1：在边坡上布设多个圆形标志。

如图1所示，在边坡上布置多个圆形标志的方法包括：将圆形标志竖直固定在边坡上，同一竖直平面上至少有4个圆形标志，多个圆形标志位于多个竖直平面上。

本方案的标志是采用圆形标志，圆形标志需均匀的布置在整个相机视场中，同时需尽可能的在同一个平面内，由于边坡有一定角度，直接将标志点平铺在边坡上，相机拍摄视角不佳，因此，采用伸缩标志杆，将圆形标志竖直地固定在伸缩标志杆的顶部。

S2：进行像素坐标系与世界坐标系的变换矩阵标定。

进行像素坐标系与世界坐标系的变换矩阵标定的方法包括：获取多个圆形标志的世界坐标，即为最初拍摄的圆形标志的世界坐标，固定相机，用相机拍摄边坡采集图像，识别出圆形标志的像素坐标，根据多个圆形标志的像素坐标和世界坐标求出单应变换矩阵。

优选地，根据4个以上圆形标志的像素坐标和世界坐标求出单应变换矩阵。

最初拍摄的圆形标志的世界坐标即为最初标定的圆形标志的世界坐标，通过RTK将多个圆形标志进行打点，将RTK坐标转为世界坐标。最初拍摄的圆形标志的世界坐标即为最初标定的圆形标志的世界坐标。

本方案的标定为单应变换矩阵标定，单应(Homography)是射影几何中的概念，又称为射影变换。它把一个射影平面上的点(三维齐次矢量)映射到另一个射影平面上，并且把直线映射为直线，具有保线性质。总的来说，单应是关于三维齐次矢量的一种线性变换，可以用一个3×3的非奇异矩阵H表示：

这是一个齐次坐标的等式，H乘以一个非零的比例因子上述等式仍然成立。

展开后如下：

H是一个3×3齐次矩阵，包含相机内参和外参，具有8个自由度(h9一般归一化为1)，即8参数透射模型。

因此，单应变换矩阵为H，其中，(x1，y1)表示圆形标志的世界坐标，(x2，y2)表示圆形标志的像素坐标。

单应变换矩阵H为其中，h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8和h9为待求解参数，根据圆形标志的像素坐标和世界坐标可求出，将h9归一化为1。因此，一个圆形标志(世界坐标和像素坐标均可获得)可以得到2个方程，4个标志点即可得到8个方程，8个方程8个未知数即可求解出H。

S3：持续使用相机拍摄边坡，拍摄的图像中包括多个圆形标志。

将拍摄的图像进行存储，形成序列图像。

S4：获取圆形标志在图像中位置。

步骤S4采用第四个具体实施方式圆形标志在图像中位置的检测方法。

S5：根据圆形标志的像素坐标和变换矩阵求出圆形标志的世界坐标。

S6：计算出每个圆形标志的世界坐标与最初拍摄的圆形标志的世界坐标的差值，如果多个圆形标志中最大的差值大于指定阈值，则表示发生滑坡。

当发生滑坡时，将图像数据与结果利用无线网络传回至后端提醒工作人员进行防护。

本方案通过变换矩阵就可以直接用单目相机计算边坡的位移，成本低，标定和计算简单，同时采用椭圆标志的检测方法，能够精确检测标志点，位移检测精度高。

根据本发明的第五个具体实施方式，本发明提供一种电子设备，如图5所示，图5是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

下面参照图5来描述根据本申请的这种实施方式的电子设备500。图5显示的电子设备500仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，电子设备500以通用计算设备的形式表现。电子设备500的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元510、至少一个存储单元520、连接不同系统组件(包括存储单元520和处理单元510)的总线530、显示单元540等。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元510执行，使得所述处理单元510执行本说明书中描述的根据本申请各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元510可以执行第二个具体实施方式所示的步骤。

所述存储单元520可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)5201和/或高速缓存存储单元5202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)5203。

所述存储单元520还可以包括具有一组(至少一个)程序模块5205的程序/实用工具5204，这样的程序模块5205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线530可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备500也可以与一个或多个外部设备500’(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，使得用户能与该电子设备500交互的设备通信，和/或该电子设备500能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口550进行。并且，电子设备500还可以通过网络适配器460与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器560可以通过总线530与电子设备500的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备500使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。

因此，根据本发明的第六个具体实施方式，本发明提供一种计算机可读介质。如图6所示，根据本发明实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本发明第二个实施方式的上述方法。

所述软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现第二个实施方式的功能。

本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本发明实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本发明实施例的方法。

以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施例。应可理解的是，本发明不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：获取椭圆的亚像素边缘；

A2：使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合，得到一个已求出拟合参数的椭圆一般方程；

A3：根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心；

A4：计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离；

A5：计算几何距离的均值；

A6：如果所有亚像素点到椭圆边缘的几何距离与均值的差在指定范围内，则输出椭圆中心，否则去掉几何距离最大的多个亚像素点，重复步骤A2至步骤A6，直到输出椭圆中心。

2.根据权利要求1所述的亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，步骤A1中，所述获取椭圆的亚像素边缘的方法包括：对椭圆边缘使用zernike矩计算椭圆的亚像素边缘。

3.根据权利要求1所述的亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，步骤A2中，所述使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合的方法包括：

列出椭圆的一般方程，根据该一般方程获取待求解的拟合参数；

使用拉格朗日乘子法和椭圆约束条件得到目标函数；

将目标函数求导并令导数为0，可求解得到椭圆的一般方程的拟合参数；

根据拟合参数得到已求出拟合参数的椭圆一般方程。

4.根据权利要求1所述的亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，所述椭圆的一般方程为ax²+bxy+cy²+dx+ey+f＝0；待求解的拟合参数为其中，a、b、c、d、e均为实数。

5.根据权利要求1所述的亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，步骤A2中，所述使用该亚像素边缘上所有亚像素点进行拟合的方法包括：

步骤A3中，所述根据椭圆的一般方程计算出椭圆中心的方法包括：

椭圆的中心为(x_c,y_c)；

其中，

6.根据权利要求1所述的亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，步骤A4中，所述计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离的方法包括：根据亚像素点到椭圆两焦点的距离和椭圆长半轴计算亚像素点到椭圆边缘的几何距离。

7.根据权利要求1所述的亚像素椭圆中心的检测方法，其特征在于，步骤A5中，还包括计算几何距离的标准差；

步骤A6中，所述指定范围为3倍标准差。

8.一种亚像素椭圆中心的检测系统，其特征在于，采用权利要求1-7中任一种亚像素椭圆中心的检测方法检测亚像素椭圆中心。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一项所述的亚像素椭圆中心的检测方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的亚像素椭圆中心的检测方法。