专利名称：一种标志图像中标志最外边框角点检测方法
技术领域：
本发明涉及一种图像分割及角点检测方法，尤其是涉及一种适用于虚拟 演播室中摄像机标定系统的二值图像分割及角点检测方法。
背景技术：
自从电视开播以来，电视节目中主持人身后的场景总是简单而且色彩单 调。这些实景的搭建通常采用木料、纸板和油漆等材料。随着时间的推移， 在节目中为电视观众提供更丰富的视觉效果变得越来越重要，这就需要突破 早期传统场景制作方式的局限性。键技术是第一个获得突破的技术，在黑白 电视时代，采用的是亮键技术，后来随着彩色电视的出现，出现了色键技术 并得到应用。通过键技术，前景图像中的某一部分可以被计算机中一幅静态 图像替代，也可以被事先录制好的视频、直播的视频或者任何其他的视频图 像源所替代。但是要实现丰富的节目效果，仅依靠亮键或色键技术还是不够 的一因为在摄像机运动拍摄时，合成视频输出中的前景信号和背景信号之间 没有同步变化的关系。拍摄主持人的前景摄像机发生推、拉、摇、移等运动 时，观众立刻会发现背景存在明显的虚假现象。虚拟演播室技术的诞生就是 为了解决节目拍摄中使用色键简单抠像存在的诸多限制。虚拟演播室技术是 在传统色键抠像技术的基础上，利用计算机三维图形技术和视频合成技术， 根据前景摄像机的位置焦距等参数，使三维虚拟场景的透视关系与前景保持 一致，经过色键合成后，使得前景中的人物道具看起来完全沉浸于计算机所 产生的三维虚拟场景中，从而创造出逼真的、立体感很强的演播室效果。
虚拟演播室中的一个关键技术是摄像机标定技术，该技术也是跟踪技术 的重要基础。摄像机标定技术能够测定摄像机的内部参数，初始定位技术能 够获得摄像机的初始外部参数，而传感器的平摇、俯仰角度的变化可以修改 外部参数，变焦、聚焦脉冲的变化可以修改内部参数，在内外参数的共同作 用下来完成^^踪。
7摄像机标定过程中，测定摄像机的内部参数时首先需要采集许多标志图 像，然后检测出这些标志图像中标志的最外边框上的角点，最后利用标志最 外边框上的角点推导出摄像机的内部参数。现有的检测标志最外边框上角点 的方法采用的是在对二值化标志图像进行连通区域分割后，对连通区域边缘 像素点集进行直线拟合求交点，然后再判断边框上的角点。由于该方法的拟 合算法不稳定，因而使得标志最外边框上角点检测的结果也不能保持稳定。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于电视台虚 拟演播室的摄像机标定系统的标志图像中标志最外边框角点检测方法，该方 法能够准确并稳定地检测出标志图像中标志最外边框上的角点。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案是 一种标志图像中标志最 外边框角点检测方法，包括以下步骤
(1) 将标志图像二值化，获得二值标志图像；
(2) 在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不 同，同时统计每个连通区域的面积；
(3) 检测二值标志图像中连通区域的四个角点，利用连通区域的四个 角点计算连通区域的重心，同时计算连通区域的重心与二值标志图像中心的 距离；
(4 )将二值标志图像中的连通区域按照连通区域的重心与二值标志图 像中心的距离从小到大排序，再对排在前N名的连通区域按照连通区域的面 积从小到大排序，获得面积最大的连通区域；
(5)获得面积最大的连通区域的角点。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤(l)中 将标志图像二值化的过程包括以下步骤
① 设定灰度阈值T;
② 将标志图像边缘上的像素点的像素值修改为T;
③ 对标志图像中除边缘之外的像素值为T的像素点进行修改，使其像素值小于T;
④从标志图像次边缘的四个角点开始分别对除边缘之外的标志图像进
行四次扫描，将除边缘之外的标志图像中所有像素点的像素值与T进行比较，
根据比较结果对像素点的像素值进行修改，最终将标志图像中所有像素点的
像素值确定为0或255。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤①中所述 的灰度阈值T为128;步骤③将除边缘之外的标志图像中所有像素值为T的 像素点的像素值修改为T-l。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤④的具体 实现过程包括以下步骤
a. 从标志图像次边缘的 一个角点开始扫描除边缘之外的标志图像；
b. 判断当前像素点的像素值是否大于T,如果大于T,将当前像素点的像 素值^^改为255，并转至步骤e;否则
c. 判断与当前像素点相邻的八个像素点中是否有像素值为T的像素点， 如果有，将当前像素点的像素值修改为T，并转至步骤e;否则
d. 判断当前像素点的像素值是否小于T,如果小于T,将当前像素点的像 素值修改为0,否则将该点像素值修改为255;
e. 判断下一个像素点，重复步骤b至d;直到判断完除边缘之外的标志 图像中所有的像素点；
f. 从标志图像次边缘的第二个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重 复步骤b至e;
g. 从标志图像次边缘的第三个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重 复步骤b至e;
h. 从标志图像次边缘的第四个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重 复步骤b至e;
i. 将标志图像中所有像素值为T的像素点的像素值修改为255。 如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤(2)中
9所述的在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不同的
过程为扫描二值标志图像，在扫描的过程中，对二值标志图像中所有的像 素值为Q的像素点进行标号，属于同一连通区域的像素值为0的像素点标号 相同，不属于同一连通区域的像素值为O的像素点标号不同。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点;险测方法，所述的扫描二 值标志图像从二值标志图像次边缘的左上角像素点开始，按照从左到右、从 上到下的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者从二值标志图像次边缘 的右上角像素点开始，按照从右到左、从上到下的顺序扫描除边缘之外的二 值标志图像；或者从二值标志图像次边缘的左下角像素点开始，按照从左到 右、从下到上的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者从二值标志图像 次边缘的右下角像素点开始，按照从右到左、从下到上的顺序扫描除边缘之 外的二值标志图像。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其中，从二值 标志图像次边缘的左上角像素点开始，按照从左到右、从上到下的顺序扫描 除边缘之外的二值标志图像时，对像素值为0的像素点进行标号和统计连通 区域面积的过程包括以下步骤
① 判断当前像素点的像素值是否为0,如果不为0,则继续判断下一个像 素点；
② 判断当前像素点的右上像素点的像素值是否为0，如果为0,则将右上 像素点所属连通区域的标号传给当前像素点，同时将该标号代表的连通区域 面积加1;继续判断当前像素点的左前像素点的像素值是否为0,如果为0 并且左前像素点的标号与当前像素点的标号不同，则遍历二值标志图^f象，将 二值标志图像中所有与左前像素点标号相同的像素点的标号更新为当前像素 点的标号，并将当前像素点标号代表的连通区域面积进行累加，同时将所有 与左前标号相同的连通区域面积清零；否则再判断当前像素点的左上像素点 的像素值是否为0，如果为0并且左上像素点的标号与当前像素点的标号不 同，则遍历二值标志图像，将二值标志图像中所有与左上像素点标号相同的 像素点的标号更新为当前像素点的标号，并将当前像素点标号代表的连通区域面积进行累加，同时将所有与左上标号相同的连通区域面积清零；
③ 如果当前像素点的右上像素点不为0,则判断当前像素点的正上像素 点的像素值是否为0,如果为0,则将正上像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;
④ 如果当前像素点的正上像素点不为0,则判断当前像素点的左上像素 点的像素值是否为0,如果为0,则将左上像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;
⑤ 如果当前像素点的左上像素点不为0,则判断当前像素点的左前像素 点的像素值是否为0,如果为0，则将左前像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;
如果当前像素点的右上、正上、左上和左前像素点的像素值均不为0, 则将当前像素点赋予一个新的标号，同时将该标号代表的连通区域面积加1。
⑦重复步骤①至⑥处理下一个像素点，直到处理完除边缘之外的二值标 志图像中的所有像素点。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤(3)中 只检测面积大于等于30的连通区域的四个角点，;险测指定标号连通区域的四
个角点包括以下#:作
检测指定标号连通区域左上角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的右上像素点、正上像素点、 左上像素点和左前像素点的像素值是否均为255，如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否小于左上角点 横坐标，如果小于，则将左上角点坐标更新为当前像素点坐标；
检测指定标号连通区域右上角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的左上像素点、正上像素点、 右上像素点和右后像素点的像素值是否均为255,如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否大于右上角点 横坐标，如果大于，则将右上角点坐标更新为当前像素点坐标；检测指定标号连通区域右下角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的右后像素点、右下像素点、 正下像素点和左下像素点的像素值是否均为255，如是，则将指定标号连通
区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否大于右下角点 横坐标，如果大于，则将右下角点坐标更新为当前像素点坐标；
检测指定标号连通区域左下角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的左前像素点、左下像素点、 正下像素点和右下像素点的像素值是否均为255,如是，则将指定标号连通 区域的左下角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否小于左下角点 横坐标，如果小于，则将左下角点坐标更新为当前像素点坐标。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其中，遍历二 值标志图像从二值标志图像的左上角像素点开始，按照从左到右、从上到下 的顺序遍历；或者从二值标志图像的右上角像素点开始，按照从右到左、从 上到下的顺序遍历；或者从二值标志图像的左下角像素点开始，按照从左到 右、从下到上的顺序遍历；或者从二值标志图像的右下角像素点开始，按照 从右到左、从下到上的顺序遍历。
如上所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，步骤(4)中只 对重心与二值标志图像中心的距离大于1 / 4倍标志图像高度的连通区域按照 重心与中心的距离从小到大排序；所述的N值为标志图像中标志的黑色边框
的圈数。
本发明所述的方法避开了原角点检测方法中区域边缘像素点集作直线拟 合的算法，排除了不稳定因素。大量试验表明本发明所述的方法稳定性高于 现有方法，可靠性也得到了增强。
12图1是具体实施方式
中原始标志图像； 图2是本发明所述方法流程图3是具体实施方式
中将原始标志图像二值化流程图4是与像素点相邻的八个像素点示意图5是具体实施方式
中从左上方向二值化处理标志图像流程图6是具体实施方式
中经过二值化处理后的二值标志图像；
图7是具体实施方式
中从左上方向扫描二值标志图像并对连通区域进 行标号时处理一个像素点的流程图8是具体实施方式
中检测连通区域角点时检测左上角点的流程图。
具体实施例方式
本发明适用于电视台虚拟演播室的摄像机标定系统，其目标是在 一 幅标 志图像中，准确地检测出标志最外边框上的四个角点。所述的标志图像是指 白纸或白色背景上画出的回字形黑色矩形边框，边框宽度一般大于等于 20mm,边框数量可取大于等于两圈，最内侧边框可以是实心，也可以是空心。 下面以如图1所示的标志图像为例并结合附图对本发明进行详细描述。 如图2所示， 一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，包括以下步
骤
(1) 将标志图像二值化，获得二值标志图像；
(2) 在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不 同，同时统计每个连通区域的面积；所述的连通区域是指二值图像中像素值 为O或像素值为255的若干相邻像素的集合，所述的相邻是指两个像素点的 横坐标或纵坐标之差等于1;
(3) 检测二值标志图像中连通区域的四个角点，利用连通区域的四个 角点计算连通区域的重心，同时计算连通区域与二值标志图像中心的距离；
(4 )将二值标志图像中所有的连通区域按照连通区域与二值标志图像 中心的距离从小到大排序，再对排在前N名的连通区域按照连通区域的面积 从小到大排序，获得连通区域面积最大的连通区域；所述的N值大于等于2;本实施方式中N值为标志图像中标志的黑色边框的圈数； (5)获得面积最大的连通区域的角点。
参照图3和图5，本实施方式步骤(l)中将标志图像二值化采用四方向 灰度阈值扫描法，包括以下步骤。
① 设定灰度阈值T。 T理论上可以取O到255之间的任何值，但选择与0 和255的中间值相近的值时二值化效果较好，本实施方式中灰度阈值T取 128。
② 将标志图像边缘上的像素点的像素值修改为T;
③ 对标志图像中除边缘之外的所有像素值为T的像素点进行修改，使其 像素值小于T;本实施方式中将像素值为T的像素点的像素值修改为T-l。
从标志图像次边缘的四个角点开始分别对除边缘之外的标志图像进行 四次扫描，将除边缘之外的标志图像中像素点的像素值与阈值T进行比较， 根据比较结果对像素点的像素值进行修改，最终将标志图像中所有像素点的 像素值确定为0或255。
从标志图像次边缘的左上角点开始扫描除边缘之外的标志图像的顺序为 从左到右、从上到下；从右下角点开始扫描除边缘之外的标志图像的顺序为 从右到左、从下到上；从左下角点开始扫描除边缘之外的标志图像的顺序为 从左到右、从下到上；从右上角点开始扫描除边缘之外的标志图像的顺序为 从右到左、从上到下。
从标志图像次边缘的四个角点扫描标志图像的顺序可以任意组合，只要 进行四次扫描即可。上述步骤④的具体实现过程包括以下步骤，其中乂人标志 图像次边缘的一个角点开始对标志图像进行二值化处理的过程如图2所示。
a. 从标志图像次边缘的 一 个角点开始扫描除边缘之外的标志图像；
b. 判断当前像素点的像素值是否大于T,如果大于T，将当前像素点的像 素值修改为255,并转至步骤e;否则
c. 判断与当前像素点相邻的八个像素点中是否有像素值为T的像素点， 如果有，将当前像素点的像素值修改为T,并转至步骤e;否则
d. 判断当前像素点的像素值是否小于T,如果小于T，将当前像素点的像 素值修改为0,否则将当前像素点的像素值修改为255;
14e. 判断下一个像素点，重复步骤b至d;直到判断完除边缘之外的标志 图像中所有的像素点；
f. 从标志图像次边缘的第二个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重 复步骤b至e;
g. 从标志图像次边缘的第三个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重 复步骤b至e;
h. 从标志图像次边缘的第四个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重 复步骤b至e;
i. 将标志图像中所有像素值为T的像素点的像素值修改为255。
其中，步骤c中所述的与当前像素点相邻的八个像素点如图4所示，假 设点1为当前像素点，则与当前像素点1相邻的八个像素点分别为左上像素 点2、左前像素点6、左下像素点7、正上像素点3、正下像素点8、右上像 素点4、右前像素点5和右下像素点9。
将标志图像进行上迷二值化后，获得二值标志图像，如图6所示。
参照图7，本实施方式步骤(2)中在二值标志图像中搜索连通区域并标 号，不同的连通区域标号不同，同时统计每个连通区域的面积，采用连通区 域标记法，实现的过程为扫描二值标志图像，将二值标志图像中所有的像 素值为O的像素点进行标号，属于同一连通区域的像素值为0的像素点标号 相同，不属于同一连通区域的像素值为0的像素点标号不同，同时记录每个 连通区i或的面积、。
扫描二值标志图像可以从二值标志图像次边缘的左上角像素点开始，按 照从左到右、从上到下的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者从二值 标志图像次边缘的右上角像素点开始，按照从右到左、从上到下的顺序扫描 除边缘之外的二值标志图像；或者从二值标志图像次边缘的左下角像素点开 始，按照从左到右、从下到上的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者 从二值标志图像次边缘的右下角像素点开始，按照从右到左、从下到上的顺
序扫描除边缘之外的二值标志图像。本实施方式中采用从二值标志图像次边 缘左上角像素点开始扫描。
像素值为Q的像素点所属连通区域的标号用数组Tl记录。数组Tl的长度为二值标志图像中像素点的总个数，每个像素点所属连通区域的标号用一
个与其对应的数组元素来记录。数组T1中所有元素被初始化为0,表示扫描
前所有像素点不属于任何区域，连通区域的标号从1开始有效。每个连通区
域的面积用数组T2记录，该数组能够动态扩展，即能够动态增加连通区域的 个数。本实施方式中数组T2的初始长度为1，扫描过程中遇到一个未标记的 连通区域则长度加1。数组每个元素的索引作为连通区域的标号，对应元素 值用来记录该标号连通区域的面积。标号从l开始有效，凄t组第一个元素标 号为0，也即第一个元素不使用。标记和记录的过程包括以下步骤。
① 判断当前像素点的像素值是否为0,如果不为0,则继续判断下一个像 素点。
② 判断当前像素点的右上像素点的像素值是否为0,如果为0,则将右 上像素点所属连通区域的标号传给当前像素点，同时将该标号代表的连通区 域面积加l;继续判断当前像素点的左前像素点的像素值是否为0，如果为0 并且左前像素点的标号与当前像素点的标号不同，则遍历二值标志图像，将 二值标志图像中所有与左前像素点标号相同的像素点的标号更新为当前像素 点的标号，并将当前像素点标号代表的连通区域面积进行累加，同时将所有 与左前标号相同的连通区域面积清零；否则再判断当前像素点的左上像素点 的像素值是否为0，如果为0并且左上像素点的标号与当前像素点的标号不 同，则遍历二值标志图像，将二值标志图像中所有与左上像素点标号相同的 像素点的标号更新为当前像素点的标号，并将当前像素点标号代表的连通区 域面积进行累加，同时将所有与左上标号相同的连通区域面积清零。
③ 如果当前像素点的右上像素点不为0，则判断当前像素点的正上像素 点的像素值是否为0，如果为0,则将正上像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;
④ 如果当前像素点的正上像素点不为0，则判断当前像素点的左上像素 点的像素值是否为0,如果为0，则将左上像素点所属连通区域的标号传给当 前4象素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;
⑤ 如果当前像素点的左上像素点不为0，则判断当前像素点的左前像素 点的像素值是否为0，如果为0，则将左前像素点所属连通区域的标号传给当 前^f象素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;⑥ 如果当前像素点的右上、正上、左上和左前像素点的像素值均不为0， 则将当前像素点赋予一个新的标号，同时将该标号代表的连通区域面积加1。
⑦ 重复步骤①至步骤⑥处理下一个像素点，直到处理完除边缘之外的二 值标志图像中的所有像素点。
如果从标志图像次边缘其他角点开始扫描除边缘之外的二值标志图像， 在判断与当前像素点相邻的像素点时，只需对相邻的像素点进行相应地调整， 即判断与当前像素点相邻的且扫描过的像素点。例如，从右下角点开始扫描，
步骤②中应首先判断当前像素点的右下像素点，再判断右后、左下像素点； 步骤③中判断正下、右下和右后像素点。
本实施方式步骤(3)中只;险测面积大于等于30的连通区域的四个角点。 才企测指定标号连通区域的四个角点，采用的方法如下。
检测指定标号连通区域左上角点，如图8所示遍历二值标志图像，当 遇到属于指定标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的右上像素点、 正上像素点、左上像素点和左前像素点的像素值是否均为255,如是，则将 指定标号连通区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标 志图像；当再次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否 小于左上角点横坐标，如果小于，则将左上角点坐标更新为当前像素点坐标。
检测指定标号连通区域右上角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的左上像素点、正上像素点、 右上像素点和右后像素点的像素值是否均为255,如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否大于右上角点 横坐标，如果大于，则将右上角点坐标更新为当前像素点坐标。
检测指定标号连通区域右下角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的右后像素点、右下像素点、 正下像素点和左下像素点的像素值是否均为255,如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否大于右下角点 横坐标，如果大于，则将右下角点坐标更新为当前像素点坐标。检测指定标号连通区域左下角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的左前像素点、左下像素点、 正下像素点和右下像素点的像素值是否均为255，如是，则将指定标号连通 区域的左下角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否小于左下角点 横坐标，如果小于，则将左下角点坐标更新为当前像素点坐标。
上述遍历二值标志图像可以从二值标志图像的任意一个角点开始，按照 一定的顺序遍历。例如从左上角像素点开始，按照从左到右、从上到下的 顺序遍历；或者从二值标志图像的右上角像素点开始，按照从右到左、从上 到下的顺序遍历；或者从二值标志图像的左下角像素点开始，按照从左到右、 从下到上的顺序遍历；或者从二值标志图像的右下角像素点开始，按照从右 到左、从下到上的顺序遍历。本实施方式中采用从左上角像素点开始，按照 /人左到右、/人上到下的顺序扫描。
本实施方式步骤(4)中只对重心与二值标志图像中心的距离大于I/4 倍标志图像高度的连通区域按照重心与中心的距离从小到大排序。
需要说明的是上述具体实施方式
是对本发明的说明，而非限制。其中， 将标志图像二值化以及对二值标志图像中连通区域进行标号也可以采用现有 技术中的其他方法实现。因此，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出 其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
权利要求
1.一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，包括以下步骤(1)将标志图像二值化，获得二值标志图像；(2)在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不同，同时统计每个连通区域的面积；(3)检测二值标志图像中连通区域的四个角点，利用连通区域的四个角点计算连通区域的重心，同时计算连通区域的重心与二值标志图像中心的距离；(4)将二值标志图像中的连通区域按照连通区域的重心与二值标志图像中心的距离从小到大排序，再对排在前N名的连通区域按照连通区域的面积从小到大排序，获得面积最大的连通区域；(5)获得面积最大的连通区域的角点。
2. 如权利要求1所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其特征在于，步骤(l)中将标志图像二值化的过程包括以下步骤① 设定灰度阈值T;② 将标志图像边缘上的像素点的像素值修改为T;③ 对标志图像中除边缘之外的像素值为T的像素点进行修改，使其像素值小于T;④ 从标志图像次边缘的四个角点开始分别对除边缘之外的标志图像进行四次扫描，将除边缘之外的标志图像中所有像素点的像素值与T进行比较，根据比较结果对像素点的像素值进行修改，最终将标志图像中所有像素点的像素值确定为0或255。
3. 如权利要求2所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其特征在于步骤①中所述的灰度阈值T为128。
4. 如权利要求2所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其特征在于步骤③将除边缘之外的标志图像中所有像素值为T的像素点的像素值修改为T-l。
5. 如权利要求2所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其特征在于，步骤④的具体实现过程包括以下步骤a. 从标志图像次边缘的 一 个角点开始扫描除边缘之外的标志图像；b. 判断当前像素点的像素值是否大于T，如果大于T,将当前像素点的像素值修改为255,并转至步骤e;否则c. 判断与当前像素点相邻的八个像素点中是否有像素值为T的像素点，如果有，将当前像素点的像素值修改为T,并转至步骤e;否则d. 判断当前像素点的像素值是否小于T，如果小于T,将当前像素点的像素值修改为0,否则将该点像素值修改为255;e. 判断下一个像素点，重复步骤b至d;直到判断完除边缘之外的标志图像中所有的像素点；f. 从标志图像次边缘的第二个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重复步骤b至e;g. 从标志图像次边缘的第三个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重复步骤b至e;h. 从标志图像次边缘的第四个角点开始扫描除边缘之外的标志图像，重复步骤b至e;i. 将标志图像中所有像素值为T的像素点的像素值修改为255。
6. 如权利要求1至4之一所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其特征在于步骤(2)中所述的在二值标志图像中搜索连通区域并标号，不同的连通区域标号不同的过程为扫描二值标志图像，在扫描的过程中，对二值标志图像中所有的像素值为0的像素点进行标号，属于同一连通区域的像素值为O的像素点标号相同，不属于同一连通区域的像素值为0的像素点标号不同。
7. 如权利要求6所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其特征在于所述的扫描二值标志图像从二值标志图像次边缘的左上角像素点开始，按照从左到右、从上到下的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者从二值标志图像次边缘的右上角像素点开始，按照从右到左、从上到下的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者从二值标志图像次边缘的左下角像素点开始，按照从左到右、从下到上的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像；或者从二值标志图像次边缘的右下角像素点开始，按照从右到左、从 下到上的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像。
8.如权利要求7所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法，其 特征在于，从二值标志图像次边缘的左上角像素点开始，按照从左到右、从 上到下的顺序扫描除边缘之外的二值标志图像时，对像素值为0的像素点进 行标号和统计连通区域面积的过程包括以下步骤① 判断当前像素点的像素值是否为0,如果不为0,则继续判断下一个像 素点；② 判断当前像素点的右上像素点的像素值是否为0,如果为0，则将右上 像素点所属连通区域的标号传给当前像素点，同时将该标号代表的连通区域 面积加1;继续判断当前像素点的左前像素点的像素值是否为0，如果为0 并且左前像素点的标号与当前像素点的标号不同，则遍历二值标志图像，将 二值标志图像中所有与左前像素点标号相同的像素点的标号更新为当前像素 点的标号，并将当前像素点标号代表的连通区域面积进行累加，同时将所有 与左前标号相同的连通区域面积清零；否则再判断当前像素点的左上像素点 的像素值是否为0,如果为0并且左上像素点的标号与当前像素点的标号不 同，则遍历二值标志图像，将二值标志图像中所有与左上像素点标号相同的 像素点的标号更新为当前像素点的标号，并将当前像素点标号代表的连通区 域面积进行累加，同时将所有与左上标号相同的连通区域面积清零；③ 如果当前像素点的右上像素点不为0,则判断当前像素点的正上像素 点的像素值是否为0，如果为0，则将正上像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;④ 如果当前像素点的正上像素点不为0，则判断当前像素点的左上像素 点的像素值是否为0,如果为0,则将左上像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;⑤ 如果当前像素点的左上像素点不为0,则判断当前像素点的左前像素 点的像素值是否为0，如果为0，则将左前像素点所属连通区域的标号传给当 前像素点，同时将该标号代表的连通区域面积加1;⑥ 如果当前像素点的右上、正上、左上和左前像素点的像素值均不为0，则将当前像素点赋予一个新的标号，同时将该标号代表的连通区域面积加1;⑦重复步骤①至步骤⑥处理下一个像素点，直到处理完除边缘之外的二 值标志图像中的所有像素点。
9. 如权利要求1所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法， 其特征在于步骤(3)中只;险测面积大于等于30的连通区域的四个角点。
10. 如权利要求1或9所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方 法，其特征在于步骤(3)中检测二值标志图像中指定标号连通区域的四个 角点包括以下操作检测指定标号连通区域左上角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的右上像素点、正上像素点、 左上像素点和左前像素点的像素值是否均为255，如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的橫坐标是否小于左上角点 横坐标，如果小于，则将左上角点坐标更新为当前像素点坐标；检测指定标号连通区域右上角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的左上像素点、正上像素点、 右上像素点和右后像素点的像素值是否均为255,如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否大于右上角点 横坐标，如果大于，则将右上角点坐标更新为当前像素点坐标；检测指定标号连通区域右下角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的右后像素点、右下像素点、 正下像素点和左下像素点的像素值是否均为255，如是，则将指定标号连通 区域的左上角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否大于右下角点 横坐标，如果大于，则将右下角点坐标更新为当前像素点坐标；检测指定标号连通区域左下角点遍历二值标志图像，当遇到属于指定 标号连通区域的像素点时，分别判断当前像素点的左前像素点、左下像素点、 正下像素点和右下像素点的像素值是否均为255 ，如是，则将指定标号连通区域的左下角点坐标更新为当前像素点坐标，继续遍历二值标志图像；当再 次遇到满足上述条件的像素点时，判断该像素点的横坐标是否小于左下角点 横坐标，如果小于，则将左下角点坐标更新为当前像素点坐标。
11. 如权利要求10所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法， 其特征在于所述的遍历二值标志图像从二值标志图像的左上角像素点开始， 按照从左到右、从上到下的顺序遍历；或者从二值标志图像的右上角像素点 开始，按照从右到左、从上到下的顺序遍历；或者从二值标志图像的左下角 像素点开始，按照从左到右、从下到上的顺序遍历；或者从二值标志图像的右下角像素点开始，按照从右到左、从下到上的顺序遍历。
12. 如权利要求1所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法， 其特征在于步骤(4)中只对重心与二值标志图像中心的距离大于1/4倍标 志图像高度的连通区域按照重心与中心的距离从小到大排序。
13. 如权利要求1所述的一种标志图像中标志最外边框角点检测方法， 其特征在于步骤(4)中所述的N值为标志图像中标志的黑色边框的圈数。
全文摘要
本发明公开了一种角点检测方法，尤其是公开了一种电视台虚拟演播室摄像机标定系统标志图像中标志最外边框角点检测方法。现有方法采用对连通区域边缘像素点集进行直线拟合求交点的技术，稳定性和可靠性较差。本发明所述的方法首先将标志图像二值化；然后搜索连通区域并标号，统计连通区域面积；检测二值标志图像中连通区域角点，利用连通区域角点计算连通区域重心以及重心与二值标志图像中心的距离；将连通区域按照重心与二值标志图像中心的距离从小到大排序，再对排在前N名的连通区域按照面积从小到大排序，获得面积最大的连通区域；最后获得面积最大的连通区域的角点。发明所述的方法与现有方法相比稳定性高，可靠性强。
文档编号G06T7/00GK101667287SQ20081011951
公开日2010年3月10日 申请日期2008年9月2日 优先权日2008年9月2日
发明者涛 李, 坤 罗 申请人:新奥特(北京)视频技术有限公司