环形码标识识别系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环形码标识识别系统，可用于计算机视觉领域中对环境中大量标识进行快速识别。
【背景技术】
[0002]在计算机视觉领域，尤其是增强现实领域中，对环境中的标识的图像分析可以提供图像采集设备(如摄像机)的相对位置和相对姿态信息。
[0003]目前常采用一类光学标识，主动发出光线，通过闪烁进行标识识别，但这要求连续采集图像序列，且主动发光设备需消耗电力。
[0004]另有一种标识系统，标识采用的是二维图形(如二维码或其他图形)，在图像处理时必须先找到图形边缘，然后再识别内部图案；当二维图形非正对摄像机时，图形需要旋转一定角度，还需要校正比例和二维透视畸变，需要进行大量的矩阵变换，导致识别算法更加复杂。因此，二维图形标识主要用于近距离，小数量的应用场合。
[0005]基于上述现有方案的不足之处，为了开发出可对大量标识进行快速识别的标识识别系统，本发明提出了环形码标识识别系统。
【发明内容】
[0006]本发明针对上述现有技术的不足之处，所要解决的技术问题是:对采样得到的图形仅通过顺序扫描即可识别出标识编码，而不需要矩阵变换，因而计算量很小，可在短时间内识别大量标识。
[0007]本发明主要通过以下技术方案实施。
[0008]一种环形码标识识别系统，包括标识系统和图像采集处理系统，标识系统包含很多标识，标识为环形码图形，由一系列同心圆环构成，圆环的宽度相同，内径由内向外呈等差数列变化，各层圆环的颜色和背景的颜色可任意选取，环形码被印刷在标志板上，或通过平面显示器显示出来；图像采集处理系统采集到含有环形码的图像，不论环形码在图像中的投影形状如何变化，只需沿同一方向顺序扫描整个图像数据，即可得到图像中所有环形码标识的颜色信息，通过查表得到标识的编号，从而进行大量标识的快速识别。
[0009]作为优选，各层圆环的颜色和背景的颜色可从从黑、白、红、绿、蓝、青、品、黄八种标准颜色中选取。关于八种标准色的RGB数值定义如下:黑(0，0，O)、白(255，255，255)、红(255，O, O)、绿(0，255，O)、蓝(0，O, 255)、青(0，255，255)、品(255，O, 255)、黄(255，255，O)。在图像处理时，考虑到光线和摄像机导致的色差，可将以上色彩的容忍度适当放宽。
[0010]作为优选，标识的最外环为识别环，背景和最外环的颜色不同，次外环和最外环的颜色也不同，从而有助于确定最外环的位置，通过确定进入段宽度和退出段的宽度，确定该环形码的透视畸变程度，然后对数据进行一维线性校正即可，从而提高了斜视环形码的识别成功率。
[0011]作为优选，为了防止偏心扫描的误判，在一定局部区域内，扫描得到的所有颜色编码中，只有优先级最高的标识可以被承认，其余都应被认为无效。优先级的定义有两个方面:第一，识别出的编码位数越多，优先级越高；第二，若识别出的编码位数一样，则编码的顺序变化次数越多，优先级越高。
[0012]作为优选，如果视野中有两个相同的环形码标识，则扫描结果存在疑问，可根据环形码大小进行距离的粗略判断，从而消除奇异解。
[0013]本发明的有益效果是。
[0014]I)只需按统一方向，对整个图像进行线性扫描，就能读取多有标识的颜色编码，大大降低了图像处理计算量。
[0015]2)当采集到的标识图像存在透视畸变时，进入段和退出段宽度将明显不同，此时只需要根据畸变系数对数据进行一维线性校正即可，计算量较小。
[0016]3)引入红、绿、蓝、青、品、黄六种标准色作为可选颜色，与其他方案只采用黑白两色相比，在更少的编码位里能获得更多的编码数量。
【附图说明】
[0017]图1是对多个黑白双色环形码的混合图像处理示意图。
[0018]图2是环形码的结构示意图。
[0019]图3是以I倍环宽d作为中心圆直径的环形码示意图。
[0020]图4是以I倍环宽d作为中心圆半径的环形码示意图。
[0021]图5是2进制4位编码的16种编码结果表格。
[0022]图6是对2进制环形码扫描得到的采样图形。
[0023]图7是过心扫描和偏心扫描的不同结果示意图。
[0024]图中示意元素及编号:背景1、最外环2，次外环3。
【具体实施方式】
[0025]下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案进行进一步具体的说明:
图1描述了一个对包含5个黑白双色环形码的图像进行处理的情况，这些环形码的透视变形、斜视角度、长轴方向、长轴大小都不相同，但都可以通过水平方向的顺序扫描得到其中的颜色码信息，从根本上降低了图像处理的计算量，提高了识别速度。
[0026]图2画出了一个标准环形码的结构图。它由背景(1)，最外环(2)，次外环(3)和其他内部环构成，各层圆环的颜色和背景(I)的颜色可任意选取。例如可从从黑、白、红、绿、蓝、青、品、黄八种标准颜色中选取，如果选择η种颜色作为备选色，则这个颜色编码系统就是η进制编码系统。
[0027]图3画出了一个以I倍环宽d作为中心圆直径的环形码。即根据内径由内向外呈等差数列变化的原则，由内向外圆形的直径分别为d, 3d, 5d, 7d, 9d, lid。由内向外,环形编号分别为A、B、C、D、E、F,背景编号为G,每个编号对应的颜色可独立选取。
[0028]图4画出了一个以I倍环宽d作为中心圆半径的环形码。即根据内径由内向外呈等差数列变化的原则，由内向外圆形的直径分别为2d，4d，6d，8d，10d，12d。由内向外，环形编号分别为A、B、C、D、E、F，背景编号为G，每个编号对应的颜色可独立选取。
[0029]图5画出了一个2进制4位编码环形码系统。可以看到A、B、C、D四个环，每个环可以选取颜色码I或颜色码O，因此共有16种编码结果。
[0030]图6画出了对一个2进制环形码扫描得到的采样图形。最外环(2)进入点像素坐标为m，最外环(2)退出点像素坐标为n，最外环(2)进入点和退出点之间的像素宽度记为环形码跨度D。进入段宽度为dl，退出段宽度为d2。
[0031]具体实施例1。
[0032]假定采用2进制编码，即从黑、白、红、绿、蓝、青、品、黄八种