[发明专利]一种图像中球体定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种图像中球体定位方法及系统，通过将拍摄的图像转换颜色空间并进行二值化处理，在得到的二值化图像中提取连通域的轮廓，然后先利用圆的几何特征，将其中的非圆轮廓排除，再通过求取剩余各轮廓的拟合椭圆，根据轮廓拟合椭圆的离心率筛选出表征球体在图像中对应圆的轮廓，进一步根据筛选出的轮廓在图像中定位出球体。本发明图像中球体定位方法及系统，首先利用圆的几何特征，将其中不满足要求的轮廓以及非圆轮廓排除，这样在后续对轮廓进行拟合椭圆的运算中，可以避免对非圆轮廓等无关轮廓的拟合椭圆运算，从而降低了运算量，降低运算开销，减少内存消耗。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种图像中球体定位方法及系统。

背景技术

圆球作为一种各向对称的物体，它在平面图像中的投影成像同样是具有各向对称几何性质的图形，基于球体的这一特征，在越来越多的应用中，比如无人机定位，都利用球体在图像中进行定位。

现有技术中，在图像中识别圆形的算法中使用较多的是霍夫圆变换，它是通过在极坐标系下的参数空间中的“投票”原则，来决策一个像素点是否位于一个圆上，最终选取投票值最高的像素点为圆心所在的点。但该方法存在如下弊端：该方法是在未知圆半径的情况下，需要遍历图像中的像素点来获取一个关于圆心的点坐标和半径大小的投票图，因此要进行大量的像素点运算，运算量大，会耗费内存资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种图像中球体定位方法及系统，与现有方法相比可降低运算量，减少内存消耗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种图像中球体定位方法，包括：

在对拍摄的图像进行预处理获得的二值化图像中，提取连通域的轮廓，获得轮廓集合；

遍历所述轮廓集合，排除其中轮廓周长小于第一预设值的轮廓；

遍历剩余轮廓，排除其中不满足第一预设条件的轮廓，所述第一预设条件为轮廓的最小外接矩形的对角线与一边夹角的正切值和余切值均在第一预设范围内，所述第一预设范围为以1为基值的偏差范围；

遍历剩余轮廓，排除其中不满足第二预设条件的轮廓，所述第二预设条件为轮廓的最小外包圆中心点与最小外接矩形中心点的欧几里德距离在第二预设范围内；

遍历剩余轮廓，求取剩余各轮廓的拟合椭圆，根据拟合椭圆的离心率筛选出表征球体在图像中对应圆的轮廓，根据筛选出的轮廓在图像中定位出球体。

可选地，所述第一预设值为C₀，C₀＝2πr+δ，其中，r表示场景图像中可识别的最小圆的半径，δ表示误差值。

可选地，所述轮廓的最小外接矩形为沿图像水平方向的最小外接矩形。

可选地，所述根据拟合椭圆的离心率筛选出表征球体在图像中对应圆的轮廓，包括：

筛选出拟合椭圆的离心率大于第二预设值的轮廓，作为表征球体在图像中对应圆的轮廓。

可选地，对拍摄的图像进行预处理包括：

将拍摄的图像的颜色空间从RGB颜色模式转换到HSV颜色模式，获得S通道图像，场景中设置的球体颜色为与白色对比明显的纯色；

对获得的图像进行二值化处理，获得球体区域与背景区域区分出的二值化图像。

可选地，在所述对获得的图像进行二值化处理之后还包括：

对二值化处理后的图像进行形态学开运算处理。

一种图像中球体定位系统，包括：

轮廓提取模块，用于在对拍摄的图像进行预处理获得的二值化图像中，提取连通域的轮廓，获得轮廓集合；