[发明专利]一种基于二维码的高精度视觉定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于二维码的高精度视觉定位方法，其特征在于，包括依次执行如下步骤：

标定步骤：对采集图像用到的工业相机进行标定，得到工业相机的内参数；

滤波步骤：对工业相机采集到图片进行滤波处理，减小噪声对识别精度的影响，并对图像进行二值化；

边缘检测步骤：对采集到的图像进行边缘检测；

初定位步骤：利用形态学操作对二维码初定位；

直线检测步骤：利用Hough变换进行直线检测；

校正步骤：二维码的旋转校正；

解码步骤：对二维码进行解码识别；

位姿解算步骤：结合解码得到的二维码信息和其世界坐标系下的坐标进行位姿解算。

2.根据权利要求1所述的高精度视觉定位方法，其特征在于：

在所述滤波步骤中，选取一个大小为3×3的滑动窗口，该窗口沿着数据的行方向逐像素滑动，在每次滑动期间内，窗口中的所有像素按照灰度值被排序，数据中的中值作为输出，替代原来窗函数的中心位置像素的灰度值，从而实现图片的滤波处理；

在所述滤波步骤中，设图像的阈值为T，依次设定阈值T的大小，分别计算出大于T、小于T的像素数目和灰度值之和，然后再分别计算出大于阈值和小于阈值的像素灰度值的概率和平均灰度值，再使用概率和平均灰度值求出类间方差，最后对计算出的254个类间方差进行对比，选取最大的类间方差值作为图像二值化的阈值，从而实现图像的二值化；

在所述边缘检测步骤中，图像的边缘是图像灰度值发生突变的像素的集合，边缘处图像灰度值的一阶导数和二阶导数都会有明显的变化，从而利用变化可以求得图像的边缘，并通过高斯拉普拉斯算子进行边缘检测。

3.根据权利要求1所述的高精度视觉定位方法，其特征在于：

在所述初定位步骤中，对二维码图像进行腐蚀膨胀处理，消除二维码内部的干扰点，再扫描腐蚀膨胀后图像的黑色像素点，标记扫描到的连通区域并计算出每个连通区域的面积大小，对扫描到的连通区域面积进行排列，找到其中面积最大的区域作为二维码区域。

4.根据权利要求1所述的高精度视觉定位方法，其特征在于：

在所述直线检测步骤中，设任意一条直线在直角坐标系中的方程为：设一条直线L在直角坐标系中的方程为：

y＝kx+b(1)

直线L的参数方程可以表示为：

ρ＝x cosθ+y sinθ(2)

其中，ρ表示原点到直线的距离，θ表示该直线与x轴的夹角，

统计出极坐标系中经过每个交点的曲线个数，找到个数最多的点即对应的是某条直线；

在所述校正步骤中，假设旋转前二维码的像素坐标为(x₀,y₀)，用极坐标表示为(r cos a,r sin a),旋转θ角度后像素坐标为(x₁,y₁)，旋转后的极坐标表示为(r cos(a-θ),r sin(a-θ))，那么有：

x1=r cos(a-θ)=r cos a cosθ+r sin a sinθ=x0cosθ+y0sinθy1=r sin(a-θ)=r sin a cosθ-r cos a sinθ=-x0sinθ+y0sinθ---(3)]]>

x1y1=cosθsinθ-sinθcosθx0y0---(4)]]>

利用上述方法可以实现二维码的旋转校正。