[发明专利]一种应用于视觉定位和标定的X角点检测方法

权利要求书

1.一种应用于视觉定位和标定的X角点检测方法，其特征在于，包括：

S1：采集图像，采用回形窗口对图像进行采样；设定该回形窗口取样的边长为2r个像素点，该回形窗口为正方形，则该回形窗口所取样本共含有8r-4个像素点，r小于图像中最小的X角点边长的一半；将回形窗口的所有像素点计入一个环形数据队列，回形窗口的所有像素点即样本数据，记第i个像素点为P_i，P_i的灰度值为f_i，i＝1,2...(8r-4)；

S2：根据X角点的图像特征，初步判断样本数据中是否包含X角点，如果满足判断条件，则计算出X角点的亚像素级位置，否则，进入步骤S5；

步骤S2，包括：

S21：依次对样本数据进行灰度化；

S22：将样本数据的灰度值进行两次二值化，计算步骤S21处理后的样本数据的阶跃次数N_s，如果N_s＝4，则执行步骤S23，否则，执行步骤S5；

S23：以样本数据灰度值的均值作为阈值，对样本数据的灰度值二值化；设定步骤S22计算得到的样本数据灰度值产生阶跃时的像素为台阶A、台阶B、台阶C、台阶D，计算这四个像素的索引值之间的距离L_AB、L_BC、L_CD、L_DA，如果L_AB、L_BC、L_CD、L_DA均小于max_T且L_AB、L_BC、L_CD、L_DA均大于min_T，max_T∈(10,15),min_T∈(5,10)，则初步判断样本数据中包含X角点，继续执行步骤S24，否则，执行步骤S5；

S24：由摄影几何及对称性原理，计算X角点的亚像素级位置L，即直线AC和BD的交点，计算公式为L＝AC×BD；

S3：根据步骤S2得到的X角点的亚像素级位置，进一步判断样本数据是否包含X角点，并排除重复判断的X角点；

步骤S3，包括：

S31：判断X角点重复检测标志，如果步骤S24得到的X角点的像素值L位于不活跃区，则判定该X角点已经被检测出，则跳出本次循环，执行步骤S5；否则，执行步骤S32；

S32：获取X角点的像素值L邻域像素的灰度值，所述邻域是指以X角点的像素值L为中心、以r像素为半径的范围；以该邻域灰度值的均值作为阈值将该邻域二值化，计算灰度值的阶跃次数ΔV_C，如果ΔV_Cmin_V，继续执行步骤S4，否则，执行步骤S5；min_V＝4；

S4：以X角点作为回形窗口中心，重新获取样本数据，并判断数据是否满足X角点对称性条件，满足则用曲线拟合的方法计算出X角点的亚像素级位置，设置X角点重复检测标志；

步骤S4，具体包括：

S41：以X角点的像素值L作为回形窗口的中心，重新获取样本序列P′；

S42：以灰度值的均值作为阈值，将样本序列P′的灰度值二值化，记灰度值二值化产生阶跃时的像素为台阶A1、台阶B1、台阶C1、台阶D1，计算这四个像素索引值之间的距离L′_A1B1、L′_B1C1、L′_C1D1、L′_D1A1，如果L′_A1B1＝L′_C1D1且L′_B1C1＝L′_D1A1，继续执行步骤S43，否则，执行步骤S5；

S43：用曲线拟合的方法求出台阶A1、台阶B1、台阶C1、台阶D1的一维亚像素位置A′、B′、C′、D′；

S44：根据步骤S43求出的台阶A1、台阶B1、台阶C1、台阶D1的一维亚像素位置A′、B′、C′、D′，以及步骤S24求出的X角点的像素值L，求出台阶A1、台阶B1、台阶C1、台阶D1的二维亚像素位置A′、B′、C′、D′；即：假设某台阶的一维亚像素位置为m，其对应X角点中心的像素为(x,y)，求出台阶A1、台阶B1、台阶C1、台阶D1的二维亚像素位置；台阶A1的二维亚像素位置为(x+A′-r+1,y-r+0.5)，台阶B1的二维亚像素位置为(x+r+0.5,y+B′-3r+1)，台阶C1的二维亚像素位置为(x-C′+5r-1,y+r+0.5)，台阶D1的二维亚像素位置为(x-r+0.5,y-D′+7r-1)；

S45：按照步骤S24的方法，计算直线A′C′和B′D′的交点坐标，即X角点的像素值L的亚像素位置；

S46：计算X角点的方向信息：按逆时针方向，根据黑白变化序列得到两条边界线，包括BW线、WB线，BW线是指从黑到白跳变的边界线；WB线是指从白到黑跳变的边界线；求取BW线、WB线与水平方向的夹角θ₁、θ₂，即X角点的方向信息；

S47：将该X角点的像素值L的邻域设为不活跃区，表示该X角点已被检测出；

S5：使回形窗口在图像上移动获取新的样本数据，每次间隔n个像素，n∈(1,2r)，重复步骤S2到S4，检测出所有的X角点。