專利名稱：用于自然環(huán)境下目標(biāo)點圖像識別的標(biāo)識物檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于自然環(huán)境下，目標(biāo)點圖像識別的標(biāo)識物設(shè)計與快速檢測方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像處理是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程，最早出現(xiàn)于20世紀(jì)中期，已廣泛應(yīng)用于空間探測、遙感、生物醫(yī)學(xué)、人工智能以及工業(yè)檢測等領(lǐng)域。目前，在實際應(yīng)用中，很多場合需要對自然環(huán)境下圖像中的目標(biāo)點進(jìn)行準(zhǔn)確識另O，如智能交通領(lǐng)域的車輛事故現(xiàn)場自動勘查，水利工程中的水庫水位自動檢測等。由于這些應(yīng)用是在自然環(huán)境中進(jìn)行，因此需要考慮光照及天氣的影響，這也是目前圖像識別過程中的難點問題。以往的研究多數(shù)是在室內(nèi)人造環(huán)境下進(jìn)行圖像檢測，對于自然環(huán)境下目標(biāo)點的識別，由于受光照、天氣影響較大，沒有通用準(zhǔn)確的識別方法。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明針對自然環(huán)境下目標(biāo)點快速圖像識別問題，設(shè)計了顏色相間的標(biāo)識物，利用線掃描、色差增強(qiáng)、輪廓追蹤及幾何參數(shù)測量等方法，實現(xiàn)了對目標(biāo)點的準(zhǔn)確識別與定位，為后續(xù)各種應(yīng)用提供準(zhǔn)確且穩(wěn)定的數(shù)據(jù)輸入。(二)技術(shù)方案為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于自然環(huán)境下目標(biāo)點圖像識別的標(biāo)識物檢測方法,包括步驟2. I將圖像水平方向中心1/3區(qū)域等分為4份，其值分別為xsize/3、5*xsize/12、xsize/2、7*xsize/12、2*xsize/3,其中 xsize 為圖像寬度；步驟2. 2定義整數(shù)數(shù)組L[ysize]和整數(shù)j,其中ysize為圖像高度，j為當(dāng)前讀入像素的個數(shù)，且O彡j < ysize ；步驟2. 3從j = O開始逐元素掃描數(shù)組L，若數(shù)組L中最大值小于預(yù)定值，則認(rèn)為該掃描線上沒有待追蹤目標(biāo)，改變掃描線位置，重復(fù)步驟2. I并重新計算數(shù)組L ；步驟2. 4以點(i, j)為追蹤起始點進(jìn)行標(biāo)尺追蹤操作；步驟2. 5若輪廓長度s滿足不等式(4)，則計算當(dāng)前追蹤區(qū)域的面積、圓形度，分別記為A和C，其中C=4jiA/s2，xsize/50〈s〈xsize/5(4)；步驟2. 6若未追蹤到標(biāo)尺目標(biāo)，則以當(dāng)前追蹤區(qū)域的上端位置開始，繼續(xù)掃描數(shù)組L，尋找符合不等式(2)的追蹤起始點，重新執(zhí)行步驟2. 4和2. 5，
權(quán)利要求
1.一種用于自然環(huán)境下目標(biāo)點圖像識別的標(biāo)識物檢測方法，其特征在于，包括 步驟2. I將圖像水平方向中心1/3區(qū)域等分為4份，其值分別為xsize/3、5*xsize/12、xsize/2、7*xsize/12、2*xsize/3,其中 xsize 為圖像寬度； 步驟2. 2定義整數(shù)數(shù)組Uysize]和整數(shù)j，其中ysize為圖像高度，j為當(dāng)前讀入像素的個數(shù)，且O≤j < ysize ； 步驟2. 3從j = O開始逐元素掃描數(shù)組L，若數(shù)組L中最大值小于預(yù)定值，則認(rèn)為該掃描線上沒有待追蹤目標(biāo)，改變掃描線位置，重復(fù)步驟2. I并重新計算數(shù)組L ; 步驟2. 4以點(i, j)為追蹤起始點進(jìn)行標(biāo)尺追蹤操作； 步驟2. 5若輪廓長度s滿足不等式(4)，則計算當(dāng)前追蹤區(qū)域的面積、圓形度，分別記為A 和 C，其中 C=4jiA/s2，xsize/50〈s〈xsize/5 (4)； 步驟2. 6若未追蹤到標(biāo)尺目標(biāo)，則以當(dāng)前追蹤區(qū)域的上端位置開始，繼續(xù)掃描數(shù)組L，尋找符合不等式(2)的追蹤起始點，重新執(zhí)行步驟2. 4和2. 5，|￡[j]>(Z +4*1,) [i[./]>200 (2) 步驟2. 7若完成追蹤后檢測到標(biāo)尺目標(biāo)則開始標(biāo)簽的檢測。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 2包括首先從圖像底部開始讀取線i上像素點的顏色信息，并分別記為R，G，B，分別表示當(dāng)前點的紅色、綠色、藍(lán)色分量，若該點滿足不等式(1)，則令L[j]=R+2*G-3*B，否則令L[j]=0，完成對黃色目標(biāo)像素點的增強(qiáng)和對藍(lán)色目標(biāo)像素的抑制，之后，向上依次讀取該線上其他位置的像素顏色信息，每次讀取完成后j的值加1，'R>B< G> B (R-B)>5*(R-G)(!)
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 3包括若L中最大值大于240，則計算數(shù)組L的均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差，分別記為La及Ld,若L[j]滿足不等式(2),停止掃描,將點(i, j)作為追蹤起始點，并將彩色圖像上該點標(biāo)記成紅、綠、藍(lán)分量分別為250、0、0的標(biāo)記顏色記為Fe。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 4包括(I)以不等式(I)計算點(i，j)及其8鄰域的像素點的值，并分別記為P[k] (O ^ k ^ 8),若當(dāng)前計算點滿足不等式(I),則令該點的值為R+2*G-3*B,記為b,否則令該點的值為0，若b大于設(shè)定閾值100時，則令b的值為255，表示白色，否則令b的值為0，表示黑色，獲得點(i，j )及其8鄰域的二值形式并記錄于數(shù)組P中； (2)從P [I]開始逆時針掃描P [O]的8鄰域，若當(dāng)前P [m]值為O且其后ρ [η]值為255，其中8,則停止掃描,記錄ρ [η]對應(yīng)的坐標(biāo)(in, jn)并將圖像上該點設(shè)為標(biāo)記顏色Fe ； (3 )以步驟(I)中的方法計算點(in，jn)及其8鄰域的二值形式，并記錄于數(shù)組ρ中，將η的位置圍繞ρ
按順時針方向移動3次,記為k(l < k < 8),之后以k位置開始,逆時針掃描數(shù)組P，在掃描過程中當(dāng)遇到數(shù)組元素值為255時，停止掃描，記錄該點位置為(in，jn)并將圖像上該點設(shè)為標(biāo)記顏色Fe ； (4)重復(fù)步驟(3)，直至當(dāng)前點位置(in，jn)與追蹤起始點(i，j)重合，表明完成目標(biāo)的追蹤，之后統(tǒng)計已追蹤點的個數(shù)，即輪廓長度，記為S，若s大于xsize/5，則計算不等式(3)，若其成立，則認(rèn)為當(dāng)前追蹤目標(biāo)為標(biāo)尺，將標(biāo)尺輪廓所有點的坐標(biāo)存入鏈表，并計算出標(biāo)尺的上下左右范圍分別記為Pt、Pb、Pl、Pr，為避免在后續(xù)進(jìn)行目標(biāo)追蹤時重復(fù)追蹤此目標(biāo)，以上下左右范圍為基礎(chǔ)，分別向外擴(kuò)展xsize/80像素，計算出后續(xù)追蹤過程中的排除區(qū)域，
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 5包括若A和C滿足不等式(5)，則認(rèn)為該物體為標(biāo)簽，并將其輪廓各點坐標(biāo)存入數(shù)組中，在數(shù)組中尋找標(biāo)簽的兩條斜邊上的點，之后分別進(jìn)行Hough變換，得到兩條擬合直線U，12，計算11與12的交點0，并將其作為當(dāng)前標(biāo)簽的頂點存入鏈表，之后，計算出標(biāo)簽的上下左右范圍，同樣分別向外擴(kuò)展xsize/80像素，計算出后續(xù)追蹤過程中的排除區(qū)域，
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 6包括若數(shù)組L完成掃描，但仍未找到標(biāo)尺，則改變掃描線的位置，令i=xsize/3、i=2*xsize/3、i=5*xsize/12 或 i=7*xsize/12,直至檢測到標(biāo)尺目標(biāo)為止。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 6包括在掃描過程中，如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)尺，則直接進(jìn)行步驟2. 7的操作。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 6包括若5條掃描線均已完成掃描，仍未發(fā)現(xiàn)標(biāo)尺，則改變算法重新進(jìn)行檢測。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 6包括(I)確定標(biāo)尺檢測時掃描線的位置； (2)讀取掃描線上各點的顏色信息，若該點B〈100，則令L[j]=0，否則令L [ j] =3*B-R-2*G，完成對藍(lán)色目標(biāo)像素點的增強(qiáng)和黃色目標(biāo)像素的抑制，之后，依次讀取該線上其他位置的像素顏色信息，每次讀取完成后j的值加I ; (3)掃描數(shù)組L，計算La及Ld，若L[j]滿足不等式(6)停止掃描并以當(dāng)前點(i，j)為起始點進(jìn)行標(biāo)尺追蹤操作，
10.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于 所述步驟2. 7包括掃描過程中以xsize/200為步長，重復(fù)步驟2. 3^2. 5操作，直至掃描完整幅圖像，在掃描過程中為避免重復(fù)追蹤，在進(jìn)行步驟2. 3尋找追蹤起始點時，判斷若 其位于步驟2. 4,2. 5所計算的排除區(qū)域內(nèi)，則舍棄該起始點，繼續(xù)尋找下一起始點，在完成整幅圖像標(biāo)簽追蹤后，為了防止遺漏標(biāo)簽，排除已追蹤區(qū)域重新掃描圖像，從而使圖像中遺 漏的標(biāo)簽被檢測出來，整理標(biāo)尺各邊數(shù)據(jù)及所有檢出標(biāo)簽的頂點數(shù)據(jù)，之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于自然環(huán)境下目標(biāo)點圖像識別的標(biāo)識物檢測方法，為了實現(xiàn)自然環(huán)境下目標(biāo)點的快速自動圖像檢測，本發(fā)明設(shè)計了藍(lán)黃相間的標(biāo)識物，利用線掃描、色差增強(qiáng)、輪廓追蹤及幾何參數(shù)測量等方法，實現(xiàn)了對其的準(zhǔn)確識別與定位。通過實驗證明本發(fā)明在室外自然環(huán)境，包括光照適中、光照偏暗、強(qiáng)光直射、陰影干擾、夜間等多種情況下均能夠準(zhǔn)確快速地完成待測目標(biāo)點的識別與定位。檢測方法具有準(zhǔn)確、穩(wěn)定、快速、受光照影響小、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點。
文檔編號G06T7/00GK102831595SQ20121021086
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者陳兵旗, 劉陽 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)