专利名称：点分布型编码标志识别方法
技术领域：
本发明涉及点分布型编码标志识别方法，属于工业数字摄影测量技术领域。
背景技术：
摄影测量通常要求被测目标表面具有丰富、明显的纹理信息，以在图像处理中提 取出足够的、准确的特征点，而工业部件表面通常缺乏纹理，不能满足这一要求。因此，在工 业数字摄影测量中，多采用布设人工标志点的方式产生足够数量且对比明显的特征点。编码标志是一种特殊的测量标志，每个编码标志都对应一个唯一的编码(识别 码)，能够利用数字图像处理技术进行自动识别。编码标志的作用主要有两方面与定向靶 配合使用以完成多张像片的自动概略定向；作为控制点辅助实现同名像点自动匹配。现有的点分布型编码标志可产生420个不同的编码值，要比同心圆环型编码标志 的编码容量大的多，但是仍然不能满足现有工业数字摄影测量的需要，因此，需要设计新的 点分布型编码标志及其识别方法，以满足快速发展的工业数字摄影测量的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种点分布型编码标志识别方法，能够快速、准确的识别满 足现有工业数字摄影测量需求的编码标志，与相应的测量系统相适应。本发明的点分布型编码标志识别方法步骤如下
(1)确定初始点集合，对所有标志点逐一搜索其周围范围R内的所有标志点，若找到7 个以上标志点，则该标志点连同找到的标志点记为集合G ；否则继续下一标志点；
(2)在标志点集合G中，将一个标志点设为点3，搜索与之共线且位于同侧的2个点，若 找到，则将其按距离点3的远近各标记为点1和点2 ；否则，将下一个标志点设为点3，若在 G中找不到点1和点2，则返回步骤⑴；若找到，则继续步骤(3)；
(3)在集合G剩余点中，任选两点作为点4和点5，判断其是否分别位于点1、点3连线 的两侧且右侧为点4，左侧为点5，若点4和点5位于点1和点3连线的同一侧，则重新选择 点4和点5并重复该步骤；否则，将点4、点5连线与点1、点3连线的交点记为点6，判断点 6和点1是否位于点3的两侧，若位于同一侧，则重新选择点4和点5并重复该步骤；否则， 计算点1、点2、点3、点6的交比，判断其是否与设计值一致，若不一致则重新选择点4和点 5并重复该步骤；若在G所有剩余点中均找不到点4、点5，则返回步骤(2)；
(4)仿射变换，利用点广点5计算图像坐标系到设计坐标系的仿射变换参数，并将G中 剩余点的图像坐标转换到设计坐标系中；
(5)确定编码值，将G中剩余点仿射变换后的坐标与各编码点设计坐标比对，确定编码 点对应字符及编码标志对应字符串，最终确定该编码标志的编码值；
(6)重复步骤(1广(5)，直至所有编码标志均识别完毕。步骤(1)中所述标志点周围范围R=|:i,k为设定的距离因子，r为标志点的半径。本发明的点分布型编码标志识别方法首先确定初始点集合，再寻找点3、点1和点
32，然后再找点4、点5，再进行仿射变换，再确定编码值，直至所有编码标志均识别完毕，此 方法能够实现所有编码标志的正确识别，同时也验证了点分布型编码标志设计的合理性。
图1是本发明的点分布型编码标志； 图2是本发明的一个点分布型编码实例；
图3是本发明的点分布型编码标志识别方法流程图。
具体实施例方式本发明的点分布型编码标志识别方法所对应设计的识别标志如图1所示，该编码 标志包括正方形编码面，该编码面上设有8个大小相同的圆形回光反射标志点，其中点广5 为模版点，另外3个点为编码点，点3为定位点，点广3共线于Y轴，点4、点5共线于X轴， 且关于Y轴对称，点1、点2和点3同位于X轴的上侧且到X轴的距离由远而近，在以Y轴为 对称轴与点1同方向的X轴的上侧对等设有20个设计标志点位，所述3个编码点互不相邻 的分设于20设计标志点位的其中三位上，所述20个设计标志点位等分成两组分列于Y轴 的左右两侧，每组5个一列紧密排列，且每组的两列设计标志点位相互紧密排列，广20个设 计标志点位分别顺序对应字母A T。模版点与编码点直径均为12mm，5个模版点的设计坐标为
表1模版点设计坐标(单位mm)
20个设计标志点的设计坐标为表2编码点设计坐标(单位mm)
该编码标志采用字符串原理，将3个编码点对应字母按顺序排列所得字符串即可 作为该编码标志的编码值，如图2所示的编码标志编码值即为C0DE_CJK，亦可将所有可能 的编码字符串按制定顺序排列，形成一个索引表，以其序号作为每个编码标志的编码值，编 码值索引表如下表3所示，则图2的编码值为C0DE29。
表3编fi値索引表
点分布型编码标志识别涉及仿射变换和交比不变量，仿射变换是两个平面坐标系之 间的一种转换关系，其定义可通过平面仿射几何基本定理给出。 平面仿射几何基本定理设
是平面内不共线的任意三点
也是
不共线的任意三点，那么存在一个也只存在一个仿射变换I,使
话说，三对对应点(原像不共线，映像也不共线)决定唯一仿射变换。 仿射变换可用下式表示
其中，
分别为仿射变换前、后的平面点坐标
仿射矩阵，使坐标系产生旋转、缩放和扭曲
为平移参数，使坐标系产生平移。
6个参数称为仿射变换参数，唯一确定一个仿射变换。标志点的成像过程是中心投影，当各标志点间的距离远小于摄影距离时，中心投影可近似为仿射变换。 交比是射影几何中的一个重要概念和工具。设儿万、CM)为北线的1个点，则这
4个点按此顺序的交比(4氣CD)定义为
其中，J^M^ii}、^!均为有向线段，而非距离。交比是仿射变换不变量，即4个共线点在仿射变换前后的交比相等。设^4、|、(7、 经仿射变换后依次为身、贫、^、17,则有
(ABm) = (M\CD)
点分布型编码标志识别时首先要在众多测量标志点中找出编码标志包含的标志点，然 后通过仿射变换将产生投影变形的标志点坐标恢复到设计坐标系中，最后通过编码点与设 计位置的比对确定编码标志的编码值。本发明的点分布型编码标志识别方法的流程图如图3所示，具体识别步骤如下 (1)确定初始点集合。给定距离因子k，对所有标志点(设其半径为r)逐一搜索其周
围范围貪J内的所有标志点，若找到7个以上标志点，则该标志点连同找到的标志点记为集 合G;否则继续下一标志点；
(2)寻找点3、点1和点2。在标志点集合G中，将一个标志点设为点3，搜索与之共线 且位于同侧的2个点，若找到，则将其按距离远近各标记为点1和点2 ；否则，将下一个标志 点设为点3，若在G中找不到点1和点2，则返回步骤⑴；若找到，则继续步骤(3)；若在G 中找不到点广5，则返回步骤(1)；
(3)寻找点4、点5。在G剩余点中，任选两点作为点4和点5，判断其是否分别位于点 1、点3连线的两侧(右侧为点4，左侧为点5)，若位于同一侧，则重新选择点4和点5并重复 该步骤；否则，继续判断点4、点5连线与点1、点3连线的交点(记为点6)和点1是否位于 点3的两侧，若位于同一侧，则重新选择点4和点5并重复该步骤；否则，计算点1、点2、点 3、点6的交比，判断其是否与设计值一致，若不一致则重新选择点4和点5并重复该步骤； 若在G所有剩余点中均找不到点4、点5，则返回步骤⑵；
(4)仿射变换。利用点广点5计算图像坐标系到设计坐标系的仿射变换参数，并将G 中剩余点的图像坐标转换到设计坐标系中；
(5)确定编码值。将G中剩余点仿射变换后的坐标与各编码点设计坐标比对，确定编码 点对应字符及编码标志对应字符串，最终确定该编码标志的编码值；
(6)重复步骤(1广(5)，直至所有编码标志均识别完毕。
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权利要求
一种点分布型编码标志识别方法，其特征在于，该方法的步骤如下(1) 确定初始点集合，对所有标志点逐一搜索其周围范围R内的所有标志点，若找到7个以上标志点，则该标志点连同找到的标志点记为集合G；否则继续下一标志点；(2) 在标志点集合G中，将一个标志点设为点3，搜索与之共线且位于同侧的2个点，若找到，则将其按距离点3的远近各标记为点1和点2；否则，将下一个标志点设为点3，若在G中找不到点1和点2，则返回步骤(1)；若找到，则继续步骤(3)；(3) 在集合G剩余点中，任选两点作为点4和点5，判断其是否分别位于点1、点3连线的两侧且右侧为点4，左侧为点5，若点4和点5位于点1和点3连线的同一侧，则重新选择点4和点5并重复该步骤；否则，将点4、点5连线与点1、点3连线的交点记为点6，判断点6和点1是否位于点3的两侧，若位于同一侧，则重新选择点4和点5并重复该步骤；否则，计算点1、点2、点3、点6的交比，判断其是否与设计值一致，若不一致则重新选择点4和点5并重复该步骤；若在 G所有剩余点中均找不到点4、点5，则返回步骤(2)；(4) 仿射变换，利用点1~点5计算图像坐标系到设计坐标系的仿射变换参数，并将G中剩余点的图像坐标转换到设计坐标系中；(5) 确定编码值，将G中剩余点仿射变换后的坐标与各编码点设计坐标比对，确定编码点对应字符及编码标志对应字符串，最终确定该编码标志的编码值；(6) 重复步骤(1)~(5)，直至所有编码标志均识别完毕。
2.根据权利要1所述的点分布型编码标志识别方法，其特征在于步骤(1)中所述标志 点周围范围k为设定的距离因子，r为标志点的半径。
全文摘要
本发明涉及点分布型编码标志识别方法，该方法首先确定初始点集合，再寻找点3、点1和点2，然后再找点4、点5，再进行仿射变换，再确定编码值，直至所有编码标志均识别完毕，此方法能够实现所有编码标志的正确识别，同时也验证了点分布型编码标志设计的合理性。
文档编号G06K9/62GK101853396SQ201010201990
公开日2010年10月6日 申请日期2010年6月17日 优先权日2010年6月17日
发明者冯其强, 李宗春, 李广云 申请人:中国人民解放军信息工程大学