[发明专利]一种面向视觉巡线的简易直线自动定位方法

摘要

本发明公开了一种面向视觉巡线的简易直线自动定位方法，属于机器人、小车巡线及无人机巡航等机器视觉应用领域，解决现有巡线技术中使用直线特征对视频进行描述时，提取图像中的所有直线信息，忽视了帧与帧之间的联系，从而增加了直线定位的时间，并导致得到的结果有较大的误差的问题。本发明在场景二值图像中以形心公式和直线点斜式方程为基础，将直线标识分割成两部分，分别求形心位置，进而得到直线的斜率和位置。有别于传统的分割线和区域固定不变模式，本发明采取结合前一帧直线标识的定位结果，自动更新分割线方程和区域，从而达到自动视觉定位的效果。

主权项

1.一种面向视觉巡线的简易直线自动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取视频，根据视频内所要定位的直线标识的初始位置和倾斜度，初始化分割线方程的中心点P_ex、斜率k_ex和参数param_ex，得到分割线方程；步骤2：从视频中读取第一帧图像f_t(x,y)；步骤3：对第一帧图像f_t(x,y)进行阈值处理，得到二值图像b(x,y)；步骤4：在二值图像b(x,y)内，得到以点P_ex为圆心，R_min为半径的分割区域C(P_ex,R_min)；步骤5：根据分割线方程，得到分割线，使用分割线将分割区域C(P_ex,R_min)分割成C₁和C₂两个区域，判断直线标识是否在C₁和C₂两个区域内，如果是，则执行步骤6，否则执行步骤2，处理视频中的下一帧；步骤6：分别在C₁和C₂内求出形心P₁和P₂，根据形心P₁和P₂计算等效直线方程的中心点P_tmp、斜率K^D和参数paramD，得到等效直线方程，其中，参数paramD为0时，表示等效直线垂直于x轴，而paramD为1时，表示等效直线不垂直于x轴；步骤7：判断视频是否结束，如果结束，根据等效直线方程得到等效直线，将等效直线累次定位结果保存在文本文件中，否则，计算等效直线与二值图像b(x,y)交点的中点P_c，更新分割线的中心点P_ex为P_c，更新分割线的斜率k_ex和参数param_ex，得到更新后的分割线方程，执行步骤2，处理视频中的下一帧；所述步骤1中，分割线方程的公式如下：L_ex(P_ex(x_ex,y_ex),k_ex,param_ex)＝param_ex(y‑y_ex)‑k_ex(x‑x_ex)＝0；其中，L_ex表示分割线，P_ex表示分割线的中心点，x_ex,y_ex分别表示P_ex的横、纵坐标，x,y分别表示分割线上任意一点的横、纵坐标，k_ex表示分割线的斜率，param_ex表示分割线是否垂直于x轴；所述步骤6中，形心P₁和P₂的计算公式如下：其中，X和Y分别为形心P₁和P₂的横、纵坐标，x_i和y_j分别为直线标识在C₁和C₂内像素点的横、纵坐标，N表示区域C₁或C₂内像素点总数；等效直线方程的中心点P_tmp的计算公式如下：其中，x_tmp、y_tmp为中心点P_tmp的横、纵坐标，x₁、x₂分别为形心P₁和P₂的横坐标，y₁和y₂为形心P₁和P₂的纵坐标；当x₁＝x₂,令：paramD＝0，k^D＝1；当x₁≠x₂,令：paramD＝1，得到等效直线在直角坐标系xoy内的表达式为：L^D(P_tmp(x_tmp,y_tmp),k^D,paramD)＝paramD(y‑y_tmp)‑k^D(x‑x_tmp)＝0，其中，L^D表示等效直线，k^D表示等效直线斜率，paramD表示等效直线是否垂直于x轴。