本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于橢圓中心的動(dòng)態(tài)定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)主要采用霍夫變換尋找圖像中的幾何要素，比如直線、圓和橢圓，但是霍夫變換檢測(cè)精度不高，同時(shí)由于解算的參數(shù)太多，而且采用多重循環(huán)逐步遞增逼近，導(dǎo)致運(yùn)行效率低下，比如霍夫變換尋找直線需要解算兩個(gè)參數(shù)，尋找圓需要解算三個(gè)參數(shù)，尋找橢圓需要解算五個(gè)參數(shù)，無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)處理的效果，此外由于受到真實(shí)環(huán)境噪聲的影響，一旦圖像質(zhì)量不夠理想，采用霍夫變換無(wú)法準(zhǔn)確找到這些幾何要素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)中采用霍夫變換尋找圖像中的幾何要素所存在的檢測(cè)精度不高、運(yùn)行效率低下且易受到環(huán)境噪聲影響等不足。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種基于橢圓中心的動(dòng)態(tài)定位方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1：通過(guò)攝像元件采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像，并根據(jù)所采集的視頻圖像中像素灰度值的梯度變化，檢測(cè)圖像中的邊界；

S2：對(duì)檢測(cè)出的邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，并抑制非橢圓的邊界，同時(shí)將橢圓邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界；

S3：對(duì)所述單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合，并根據(jù)擬合的橢圓，計(jì)算出橢圓中心位置；

S4：根據(jù)橢圓中心位置，調(diào)整所述攝像元件的拍攝位置，使擬合的橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比值趨近1，并當(dāng)長(zhǎng)軸與短軸的比值達(dá)到最小值時(shí)，重新確定橢圓中心位置。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，S2中，橢圓識(shí)別的方式為：隨機(jī)地從邊界上選取若干個(gè)點(diǎn)，用于橢圓參數(shù)解算，若滿足橢圓參數(shù)解算，則所述邊界為橢圓邊界，反之，所述邊界為非橢圓邊界。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，S2中，若檢測(cè)的邊界存在分支和/或斷裂，則采用八鄰域算法提取出每個(gè)連續(xù)的邊界，并分別對(duì)每個(gè)連續(xù)的邊界進(jìn)行橢圓參數(shù)解算，若滿足橢圓參數(shù)解算，則為橢圓邊界，反之，則為非橢圓邊界。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，S3中，采用最小二乘法對(duì)所述單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合。

根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，S1中，先對(duì)所述攝像元件采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像進(jìn)行噪聲處理，再檢測(cè)邊界。

本發(fā)明還提供一種用于實(shí)施本發(fā)明定位方法的裝置，其包括圖像定位單元、工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和攝像元件，其中，所述圖像定位單元與所述攝像元件連接，用于根據(jù)所述攝像元件采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像中像素灰度值的梯度變化，檢測(cè)圖像中的邊界，對(duì)檢測(cè)出的邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，抑制非橢圓的邊界，同時(shí)將橢圓邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界，對(duì)所述單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合，并根據(jù)擬合的橢圓，計(jì)算出橢圓中心位置，再根據(jù)橢圓中心位置，實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)的橢圓參數(shù)數(shù)據(jù)至所述工控機(jī)；所述攝像元件設(shè)置在所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，并且所述工控機(jī)根據(jù)所述橢圓參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)控制所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)而調(diào)整所述攝像元件的拍攝位置，直到所述圖像定位單元擬合的橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比值達(dá)到最小值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明基于橢圓中心的動(dòng)態(tài)定位方法及裝置，其方法通過(guò)攝像元件采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像，根據(jù)圖像中像素灰度值梯度的變化，檢測(cè)邊界，然后對(duì)檢測(cè)的邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，并將橢圓邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界，而且通過(guò)對(duì)單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合，確定橢圓中心位置，最后根據(jù)橢圓中心位置，調(diào)整攝像元件的位置，使擬合的橢圓長(zhǎng)軸與短軸的比值達(dá)到最小值。即實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像中圓形結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確定位。

本發(fā)明由于先對(duì)檢測(cè)的邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，對(duì)邊界進(jìn)行篩選，提高了運(yùn)行效率，而且將橢圓邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界，提高了檢測(cè)精度。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

結(jié)合圖1所示的本發(fā)明方法的流程示意圖，本發(fā)明基于橢圓中心的動(dòng)態(tài)定位方法包括以下步驟，

S1：根據(jù)攝像元件所采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像中像素灰度值的梯度變化，檢測(cè)圖像中的邊界。其中，攝像元件在某一位置采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像，圖像采用灰度圖，且像素值在0～255變化，因此，根據(jù)圖像中像素灰度值的梯度變化，檢測(cè)出圖像中的邊界。

S2：對(duì)檢測(cè)出的邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，并抑制非橢圓邊界，同時(shí)將橢圓邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界。其中，由于攝像元件不可能與圓形結(jié)構(gòu)絕對(duì)地平行，那么在圖像中圓形結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的邊界為橢圓邊界，通過(guò)對(duì)邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，篩選出圓形結(jié)構(gòu)的邊界，而濾除非橢圓邊界，即抑制非橢圓邊界。此外，將識(shí)別到的邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界，以提高將橢圓邊界擬合成橢圓的精度。

S3：對(duì)單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合，并根據(jù)擬合的橢圓，計(jì)算出橢圓中心位置。其中，根據(jù)擬合的橢圓，計(jì)算該橢圓的參數(shù)，進(jìn)而確定橢圓中心位置。

S4：根據(jù)橢圓中心位置，調(diào)整攝像元件的拍攝位置，直到擬合的橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比值達(dá)到最小值。其中，由于攝像元件不可能與圓形結(jié)構(gòu)絕對(duì)地平行，但為了對(duì)圓形結(jié)構(gòu)的中心位置進(jìn)行定位，需根據(jù)橢圓中心位置，調(diào)整攝像元件的拍攝位置，使擬合的橢圓趨近于圓，即相當(dāng)于擬合的橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比值達(dá)到最小值，此時(shí)橢圓中心位置相當(dāng)于圓形結(jié)構(gòu)的中心位置。

具體的，本發(fā)明方法的S2中，橢圓識(shí)別的方式為：隨機(jī)地從邊界上選取若干個(gè)點(diǎn)，用于橢圓參數(shù)解算，若滿足橢圓參數(shù)解算，則邊界為橢圓邊界，反之，邊界為非橢圓邊界。

進(jìn)一步地，在S2中，若檢測(cè)的邊界存在分支和/或斷裂，則采用八鄰域算法提取出每個(gè)連續(xù)的邊界，并分別對(duì)每個(gè)連續(xù)的邊界進(jìn)行橢圓參數(shù)解算，若滿足橢圓參數(shù)解算，則為橢圓邊界，反之，則為非橢圓邊界。

本發(fā)明方法的S3中，采用最小二乘法對(duì)單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合。此外，本發(fā)明方法的S1中，先對(duì)攝像元件采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像進(jìn)行噪聲處理，再檢測(cè)邊界。通過(guò)對(duì)采集的視頻圖像進(jìn)行噪聲處理，減少視頻圖像的質(zhì)量對(duì)檢測(cè)精度的影響。

本發(fā)明還提供一種用于實(shí)施本發(fā)明定位方法的裝置，其包括圖像定位單元、工控機(jī)、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和攝像元件。

其中，圖像定位單元與攝像元件連接，用于根據(jù)攝像元件采集目標(biāo)區(qū)域的視頻圖像中像素灰度值的梯度變化，檢測(cè)圖像中的邊界，對(duì)檢測(cè)出的邊界進(jìn)行橢圓識(shí)別，抑制非橢圓的邊界，同時(shí)將橢圓邊界轉(zhuǎn)化為單像素邊界，對(duì)單像素邊界進(jìn)行橢圓擬合，并根據(jù)擬合的橢圓，計(jì)算出橢圓中心位置，再根據(jù)橢圓中心位置，實(shí)時(shí)輸出相應(yīng)的橢圓參數(shù)數(shù)據(jù)至工控機(jī)。

由于攝像元件設(shè)置在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，因此工控機(jī)通過(guò)控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)而調(diào)整攝像元件的拍攝位置。而且工控機(jī)根據(jù)橢圓參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)而調(diào)整攝像元件的拍攝位置，直到圖像定位單元擬合的橢圓的長(zhǎng)軸與短軸的比值達(dá)到最小值。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限制于上述實(shí)施方式，在不脫離本申請(qǐng)的權(quán)利要求的精神和范圍情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種修改或改型。