[发明专利]图像中圆形标记物的识别定位方法

说明书

本发明公开了图像中圆形标记物的识别定位方法，包括步骤：(1)通过相机采集包含圆形标记物的图像；(2)提取第一帧图像上各连通区域并进行拟合得到各圆形标记物，据此得到第一帧图像上各圆形标记物的位置及其对应半径；(3)提取第二帧图像上各圆形标记物的位置；(4)根据当前帧图像的上两帧图像之间各圆形标记物的位置得到各圆形标记物的运动向量，并据此结合上一帧图像上的各圆形标记物的位置计算得到当前帧图像上各圆形标记物的预测位置。本发明采用连续帧的跟踪处理，在后续处理过程中无需遍历整张图像，对于主控性能的依赖会降低，满足高帧率和高精度的要求。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及图像中圆形标记物的识别定位方法。

背景技术

医疗行业中，光学跟踪系统因为其快速，精准的特性使用的越来越多。光学跟踪系统，主要靠双目红外相机识别空间中固定的反光球去跟踪场景中的目标运动。双目跟踪系统中往往为了节省空间和解决散热问题，主控板会选择性能较低的控制板。传统的图像处理方法因为其通用性较高，往往比较依赖主控性能和耗时处理。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出了图像中圆形标记物的识别定位方法，通过多次跟踪的方法进行连续图像处理，满足高帧率和精确度的要求。

技术方案：

图像中圆形标记物的识别定位方法，包括步骤：

(1)通过相机采集包含圆形标记物的图像；

(2)提取第一帧图像上各连通区域并进行拟合得到各圆形标记物，据此得到第一帧图像上各圆形标记物的位置及其对应半径；

(3)提取第二帧图像上各圆形标记物的位置；

(4)根据当前帧图像的上两帧图像之间各圆形标记物的位置得到各圆形标记物的运动向量，并据此结合上一帧图像上的各圆形标记物的位置计算得到当前帧图像上各圆形标记物的预测位置。

所述步骤(4)中，根据步骤(2)和步骤(3)得到相邻帧图像之间各圆形标记物的运动向量，并据此结合上一帧图像上的各圆形标记物的位置计算得到当前帧图像上各圆形标记物的预测位置。

所述步骤(4)中在计算得到当前帧图像上各圆形标记物的预测位置后在以所述预测位置为基准分别进行扩展得到的扩展区域内查找得到当前帧图像上各圆形标记物的位置，后续帧图像均按照此步骤进行计算与查找得到各圆形标记物的位置，据此得到各圆形标记物的连续跟踪过程。

所述扩展区域为以各圆形标记物的预测位置为基准，以其自身对应半径分别进行扩展得到。

还包括步骤(5)，若在某一帧图像中按照步骤(4)查找不到圆形标记物的位置，则返回步骤(1)或者扩大扩展区域进行查找。

所述步骤(5)中扩大扩展区域进行查找具体为：(51)若存在某一帧图像中查找不到反光球的位置，将该帧图像中各反光球的预测位置处以扩展半径R＞r进行扩展得到扩展区域，并进行查找；

(52)若经过第i次扩展后还查找不到该帧图像中的各反光球的位置，则以大于前一次扩展半径的扩展半径进行扩展得到扩展区域，并在该区域内进行查找；

(53)判断扩展半径是否达到设定阈值时，若该帧图像中还查找不到各反光球的位置，则停止查找，返回步骤(1)。

所述步骤(3)中，所述第二帧图像上各圆形标记物的位置获取方式与所述第一帧图像上各圆形标记物的位置获取方式相同。

所述步骤(3)中，所述第二帧图像中各圆形标记物的位置获取方式为在以所述第一帧图像上各圆形标记物的位置为基准，以其自身半径进行扩展得到的扩展区域内进行查找。

所述查找方式与所述步骤(2)中提取各圆形标记物的位置方式一致。