[发明专利]一种面向视觉伺服的高精度高速定位标签和定位方法

权利要求书

1.一种面向视觉伺服的高精度高速定位标签，其特征在于：所述定位标签呈正方形，外部为颜色呈黑色的矩形边框，内部颜色为白色，所述矩形边框的四周的宽度相等，在所述矩形边框的上、下、左、右四个边框的中部分别设置四条白色间隔条，且上、下、左、右四个边框“黑-白-黑”的宽度比为3:2:3，右边框的白色间隔条的底端和下边框中的白色间隔条的右端相互连通，所述矩形边框内包含N个圆形标签，且N4；包括如下步骤：

S1：将原始图片的长宽分别降采样为1/2大小，即采样后的图片像素是原始图片像素的1/4；

S2：将图片由三通道的RGB图像转换为单通道的Gray图像；

S3：对图像进行二值化处理；

S4：对图像进行形态学处理；

S5：通过逐行扫描寻找边框的疑似特征点并验证疑似特征点是否为目标特征点；

S6：获取并优化定位标签位置；

S7：定位标签角点检测；

S8：调整定位标签角点顺序；

S9：获取圆形标签的中心点；

S10：获取定位标签的编码信息，根据所述的圆形标签二进制的定义获取定位标签的编码；

S11：定位标签位姿估计；

所述步骤S6中的获取并优化定位标签位置包括：分别根据外圈黑色边框的特征点和内圈黑色边框的特征点，得到最小包围外旋转矩形和最小包围内旋转矩形，根据得到的旋转矩形的四条边将对应的特征点分为四组，每组特征点进行直线拟合，拟合得到四条直线作为新的旋转矩形的四条边，分别求取交点即旋转矩形的顶点，重复上述过程，直至旋转矩形的顶点位置稳定；

所述步骤S7中的定位标签角点检测包括：定位标签角点在外旋转矩形和内旋转矩形的对应顶点之间，根据优化后的内旋转矩形和外旋转矩形的位置提取定位标签角点的感兴趣区域，在感兴趣区域内提取角点，并进一步优化定位标签角点的精度；

所述步骤S9中的获取圆形标签的中心点包括：

S901：根据标准定位标签模板外角点的坐标P_template和当前定位标签的外角点坐标P_current计算标准定位标签模板到当前定位标签的仿射变换矩阵，公式为P_current＝M_affineP_template，M_affine为2×3的矩阵；

S902：利用仿射变换矩阵将标准定位标签模板的圆形标签中心点投影到当前定位标签，作为种子像素；

S903：利用FloodFill算法检测圆形标签的实心圆，计算实心圆的圆心作为圆形标签的中心点；

S904：将得到的圆形标签中心点作为参考信息重新计算仿射变换矩阵，重复上述步骤直至圆形标签中心点位置收敛。

2.根据权利要求1所述的一种面向视觉伺服的高精度高速定位标签，其特征在于：所述圆形标签包括圆环、实心圆以及交叉十字，所述圆环的内圆半径和所述实心圆的半径相等，且所述圆环和实心圆共圆心，所述交叉十字在所述圆心处。

3.根据权利要求2所述的一种面向视觉伺服的高精度高速定位标签，其特征在于：在黑白相机视觉伺服场景中，所述圆形标签为灰度图，其中圆环的灰度值为0，实心圆的灰度值分为255或128，255表示二进制中的0,128表示二进制中的1，在彩色相机视觉伺服场景中，圆形标签为彩色图，其中圆环的RGB值为(72，116，193)，实心圆的RGB值为(114，172，77)或(255，255，255)，圆环的RGB值表示二进制中的1，实心圆的RGB值表示二进制中的0。