一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法
【專利摘要】一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于，主要步驟如下：第一步：標識點準備與編碼、第二步：標識驗證準備、第三步：取得標識點拍攝效果圖、第四步：確定標識點的初始值、第五步：驗證標識效果與解碼。其有益效果為：1.能夠完成對自由曲面上標識點的編碼與解碼、2.兩兩標識點之間的自由曲面變形角度在-35°～35°之間均可驗證。
【專利說明】—種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法

【技術領域】
[0001]基于自由曲面視覺標識點的編碼、解碼，以及自由曲面標識點的視覺驗證領域。

【背景技術】
[0002]相機標識點是為了使相機在對物體的捕捉時，更加明確分辨內(nèi)容，增強辨識度的有效解決辦法之一，尤其在關于機器視覺工業(yè)應用中對精度等參數(shù)要求有至關重要的作用，但標識點的作用和應用場合基本局限于實驗室環(huán)境的平面條件下，以下是傳統(tǒng)的標識方法的描述，以扇形標識點為列:傳統(tǒng)的扇形標識點主要是通過把圓形標識點等分成若干扇形標識塊，通過標識點中心的圓的圓心來確定所需標定的位置，通過對周圍扇形的質(zhì)心與中心圓圓心的角度關系來確定標識點的序號，如把圓形標識點等均分成八個扇形標識塊，要判斷第一標識塊和第四標識塊之間的相互關系，那質(zhì)心的位置就由相機判斷兩標識塊之間，相連的標識塊之間的角度關系來進行位置判定，這一類的標定方法簡單、方便，相對比較實用，但是僅僅局限于處于同一水平面上的標識，其原因在于:有可能出現(xiàn)連在一起的兩個標準標識塊在拍攝角度偏差較大的情況下，拍攝的效果圖與標準的標識塊不成比例，形變后的拍攝的效果圖中標識塊的大小有可能小于標準標識塊的大小，所以一旦不在同一水平面上，相機拍攝標識點的圖像扭曲變形以后，各個標識塊的顯示比例會發(fā)生較大變化，而平面相機判斷兩標識塊之間相連的標識塊之間的關系是通過計算標識塊之間的角度關系來獲取，由于變形后的標致塊的大小發(fā)生了變化，從而很容易導致標識點的解碼錯誤。
[0003]本發(fā)明的目的是制造一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，要求該方法不但能夠很好的解決上述中提到的問題，還應該具備以下技術特征:1.能夠完成對自由曲面上標識點之間的位置標定、2.兩兩標識點之間的自由曲面變形角度在-35°?35°之間，均可有效識辨、3.可以識別不在同一銜接塊之間的質(zhì)心位置判定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了實現(xiàn)上述提出的技術難題，本發(fā)明采用一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于，主要步驟如下:
[0005]第一步:標識點準備與編碼
[0006]第二步:標識驗證準備
[0007]第二步:取得標識點拍攝效果圖
[0008]第四步:確定標識點的初始值
[0009]第五步:驗證標識效果與解碼
[0010]所述第一步中，標識點由統(tǒng)一的圓形狀白色反光材料，圓形上等均覆蓋有黑色遮擋區(qū)，本發(fā)明中描述的標識點主要為等分成八塊，其中白色反光材料區(qū)域四塊，黑色遮擋區(qū)域四塊，其中黑色遮擋區(qū)域均為隔離排布。編碼便是將標識塊的值設定為數(shù)值15。
[0011]其中標準標識點的獨立標識塊夾角為22.5度。
[0012]所述第二步中，標識驗證準備的步驟如下:首先將兩個相機分別固定在基于水平面的弧形安置模塊的垂直上方和水平45°角位置；再將標識點固定在弧形安置模塊的自由曲面上，其中弧形安置模塊的曲面的峰值和谷值與水平面之間的夾角不超過35° ;其中弧形安置模塊為非反光材料。
[0013]所述第第三步中，取得標識點拍攝效果圖是指在眾多標識點的圖像中選取識別效果較為明顯的平面拍攝效果圖、與相機角度拍攝效果圖以及由于波峰波谷之間形成的角度差得到的景深不一致的拍攝效果圖，作為驗證的基礎圖像。
[0014]所述第四步中，確定標識點的初始值是要將第一步中所述的標識點的黑色遮擋區(qū)域設定為數(shù)值0，識別后的數(shù)值若在(0.99?1.01)之間則直接忽略；白色反光材料區(qū)域設定為1，識別后的數(shù)值若在(-0.01?0.01)之間則直接則認定為1，超出范圍的值則自動忽略。
[0015]所述第五步中，驗證標識效果是將第二步中得到的基礎圖像進行計算分析，首先，提取拍攝效果圖和相機角度拍攝效果圖內(nèi)的標識點的中心圓，并取得相應的中心點的坐標值，其次提取拍攝效果圖和相機角度拍攝效果圖內(nèi)標識塊的質(zhì)心；最后通過標識點的圓心與標識塊質(zhì)心連線的夾角來解碼，解碼過程為:結(jié)合第三步與第四步的圖像分析，可以得到初始編碼值為二進制數(shù)值(1、1、1、1)，將其轉(zhuǎn)換成最小的十進制數(shù)便可驗證編碼值是否與解碼值一致，其二進制轉(zhuǎn)換十進制的計算方式如下:
[0016]1111 =[(1*2。) + (1^20 + (1^2^ + (1^23)]
[0017]= 1+2+4+8
[0018]= 15
[0019]一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法其編碼值與解碼值均為數(shù)值15，所以解碼成功。
[0020]優(yōu)選的，所述一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法采用的標識塊計算方式采用角度計量，相比傳統(tǒng)使用對標識塊面積計算的方式誤差率降低，檢測面積和角度增大。
[0021 ] 本發(fā)明的有益效果:
[0022]1、增加了非接觸式視覺檢測的自由曲面檢測方式,使得非接觸式視覺檢測有了更好的檢測效果；
[0023]2、同定點相機對視覺標識點的檢測角度達到±35°。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施列對本發(fā)明進一步說明。
[0025]圖1是本發(fā)明的整體示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的標準標識點示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明的多角度拍攝效果示意圖；
[0028]圖4是本發(fā)明的編碼效果示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明的解碼效果示意圖；
[0030]其中:相機1、相機2、水平面3、弧形安置塊4、標識點5、白色反光材料7、黑色遮擋區(qū)域6、平面內(nèi)拍攝效果8、與相機角度拍攝效果9、景深不一致拍攝效果10。

【具體實施方式】
[0031]為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0032]如圖1為本發(fā)明的整體示意圖，
[0033]如圖2為本發(fā)明的標準標識點示意圖；
[0034]如圖3為本發(fā)明的多角度拍攝效果示意圖；
[0035]如圖4為本發(fā)明的編碼效果示意圖；
[0036]如圖5為本發(fā)明的解碼效果示意圖；
[0037]所述第一步中，標識點由統(tǒng)一的圓形狀白色反光材料7，圓形上等均覆蓋有黑色遮擋區(qū)6，本發(fā)明中描述的標識點5主要為等分成八塊，其中白色反光材料7區(qū)域四塊，黑色遮擋區(qū)域6四塊，其中黑色遮擋區(qū)域6均為隔離排布。編碼便是將標識塊的值設定為數(shù)值:15。
[0038]其中標準標識:5的獨立標識塊夾角為22.5度。
[0039]所述第二步中，標識驗證準備的步驟如下:首先將相機al固定在基于水平面3的弧形安置模塊4的垂直上方，將相機b2基于水平面3的弧形安置模塊4的水平45°角位置；再將標識點5固定在弧形安置模塊4的自由曲面上，其中弧形安置模塊4的曲面的峰值和谷值與水平面之間的夾角不超過35° ;其中弧形安置模塊4為非反光材料。
[0040]所述第第三步中，取得標識點5拍攝效果圖是指在眾多標識點5的圖像中選取識別效果較為明顯的平面拍攝效果圖8、與相機角度拍攝效果圖9以及由于波峰波谷之間形成的角度差得到的景深不一致拍攝效果圖10，作為驗證的基礎圖像。
[0041]所述第四步中，確定標識點5的初始值是要將第一步中所述的標識點5的黑色遮擋區(qū)域6設定為數(shù)值0，識別后的數(shù)值若在(0.99?1.01)之間則直接忽略；白色反光材料7區(qū)域設定為1，識別后的數(shù)值若在(-0.01?0.01)之間則直接則認定為1，超出范圍的值則自動忽略。
[0042]所述第五步中，驗證標識效果是將第二步中得到的基礎圖像進行計算分析，首先，平面內(nèi)拍攝效果8、與相機角度拍攝效果9和景深不一致拍攝效果10內(nèi)的標識點5的中心圓，并取得相應的中心點的坐標值，其次提取平面內(nèi)拍攝效果8、與相機角度拍攝效果9和景深不一致拍攝效果10內(nèi)標識塊的質(zhì)心；最后通過標識點的圓心與標識塊質(zhì)心連線的夾角來解碼，解碼過程為:結(jié)合第三步與第四步的圖像分析，可以得到初始編碼值為二進制數(shù)值(1、1、1、I)，將其轉(zhuǎn)換成最小的十進制數(shù)便可驗證編碼值是否與解碼值一致，其二進制轉(zhuǎn)換十進制的計算方式如下:
[0043]1111 =[(1*2。) + (1^20 + (1^2^ + (1^23)]
[0044]= I+2+4+6
[0045]= 15
[0046]—種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法其編碼值與解碼值均為數(shù)值:15，所以解碼成功。
[0047]【具體實施方式】:如上所述【專利附圖】

【附圖說明】所述，在±35°的自由曲面內(nèi)采集到平面內(nèi)拍攝效果8、與相機角度拍攝效果9以及景深不一致拍攝效果10后，通過計算標識塊之間的角度差的計算誤差率任然保持在0.0l內(nèi)，不影響標定效果。
[0048]以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本發(fā)明，但本領域技術人員應該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于，主要步驟如下: 第一步:標識點(5)準備與編碼 第二步:標識驗證準備 第三步:取得標識點(5)拍攝效果圖 第四步:確定標識點(5)的初始值 第五步:驗證標識效果與解碼
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于:所述第一步中，標識點(5)由統(tǒng)一的圓形狀白色反光材料(7)，圓形上等均覆蓋有黑色遮擋區(qū)(6)，本發(fā)明中描述的標識點(5)主要為等分成八塊，其中白色反光材料(7)區(qū)域四塊，黑色遮擋區(qū)域￠)四塊，其中黑色遮擋區(qū)域(6)均為隔離排布。編碼便是將標識塊的值設定為數(shù)值:15 ;其中標準標識點(5)的獨立標識塊夾角為22.5度。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于:所述第二步中，標識驗證準備的步驟如下:首先將相機(I)固定在基于水平面(3)的弧形安置模塊(4)的垂直上方，將相機(2)基于水平面(3)的弧形安置模塊(4)的水平45°角位置；再將標識點(5)固定在弧形安置模塊(4)的自由曲面上，其中弧形安置模塊(4)的曲面的峰值和谷值與水平面之間的夾角不超過35°;其中弧形安置模塊(4)為非反光材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于:所述第第三步中，取得標識點(5)拍攝效果圖是指在眾多標識點(5)的圖像中選取識別效果較為明顯的平面拍攝效果圖(8)、與相機角度拍攝效果圖(9)以及由于波峰波谷之間形成的角度差得到的景深不一致拍攝效果圖(10)，作為驗證的基礎圖像。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于:所述第四步中，確定標識點(5)的初始值是要將第一步中所述的標識點(5)的黑色遮擋區(qū)域(6)設定為數(shù)值0，識別后的數(shù)值若在(0.99?1.01)之間則直接忽略；白色反光材料(7)區(qū)域設定為1，識別后的數(shù)值若在(-0.01?0.01)之間則直接則認定為1，超出范圍的值則自動忽略。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法，其特征在于:所述第五步中，驗證標識效果是將第二步中得到的基礎圖像進行計算分析，首先，平面內(nèi)拍攝效果(8)、與相機角度拍攝效果(9)和景深不一致拍攝效果(10)內(nèi)的標識點(5)的中心圓，并取得相應的中心點的坐標值，其次提取平面內(nèi)拍攝效果(8)、與相機角度拍攝效果(9)和景深不一致拍攝效果(10)內(nèi)標識塊的質(zhì)心；最后通過標識點(5)的圓心與標識塊質(zhì)心連線的夾角來解碼，解碼過程為:結(jié)合第三步與第四步的圖像分析，可以得到初始編碼值為二進制數(shù)值(1、1、1、I)，將其轉(zhuǎn)換成最小的十進制數(shù)便可驗證編碼值是否與解碼值一致； 其二進制轉(zhuǎn)換十進制的計算方式如下: . 1111 = [(1*2° ) + (1^) + (1^) + (1?3)] =1+2+4+8 =15 一種基于自由曲面視覺標識點的編碼方法及解碼方法其編碼值與解碼值均為數(shù)值:.15，所以解碼成功。
【文檔編號】G01C11/00GK104390631SQ201410085599
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權日:2014年3月11日
【發(fā)明者】管志勇, 葉劍波, 郭景晶, 姚東星 申請人:北京中天榮泰科技發(fā)展有限公司