靶标图像中圆心投影点精确定位方法
专利汇可以提供靶标图像中圆心投影点精确定位方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种从平面单个圆形图案的投影图像中精确提取圆心投影点的方法，用于相机标定以及视觉测量。从投影椭圆图像入手，提取边界点集合。根据边界点拟合投影椭圆方程。在投影椭圆的边界点中任取三点，计算椭圆切线以及各切线交点。根据选择的三个边界点给出包含未知参量的割线中点投影点以及对应的无穷远点投影点的表达式。根据几何约束条件构造包含未知参量的方程组。解方程组得到各参量的值，从而得到圆心投影点坐标。该方法的适用对象为单个圆形图案，不需要附加其他的约束条件，可以适用于任意排列形式的多圆图案。而且该方法计算简单，能够应用于视觉测量等对实时性要求较高的场合。，下面是靶标图像中圆心投影点精确定位方法专利的具体信息内容。
1.一种从平面单个圆形图案的投影图像中精确提取圆心投影点的方法，用于相机标定以及视觉测量；其特征是从投影椭圆图像入手，提取边界点集合；在投影椭圆的边界点中任取三点，计算椭圆切线以及各切线交点；根据选择的三个边界点给出包含未知参量的割线中点投影点以及对应的无穷远点投影点的表达式；根据几何约束条件构造包含未知参量的方程组；解方程组得到各参量的值，从而得到圆心投影点坐标；包含以下几个步骤：
(1)提取投影椭圆边界并拟合椭圆方程；
(2)建立椭圆外切三角形；
(3)由几何约束确定圆心投影点。
2.根据权利要求1所述一种从平面单个圆形图案的投影图像中精确提取圆心投影点的方法，其特征是：所述步骤(1)中提取投影椭圆边界并拟合椭圆方程，包含如下步骤：
第一步、用标准差为1，大小为5×5的高斯滤波模板对相机拍摄的原始图像做平滑处理；
第二步、对滤波之后的灰度图像采用大津法计算二值化阈值，将灰度图像二值化；将二值图像倒转，使目标椭圆区域的像素为1；
第三步、在二值图像中提取连通域，对连通域采用Moore边界跟踪算法提取边界点集合；
第四步、椭圆方程的一般形式为ax2+bxy+cy2+dx+ey+f＝0，写成矩阵形式为：
由边界点集合拟合椭圆方程的系数。
3.根据权利要求1所述一种从平面单个圆形图案的投影图像中精确提取圆心投影点的方法，其特征是：所述步骤(2)中建立椭圆外切三角形，包含以下步骤：
第一步、在边界点集合中任取三点p1，p2，p3，齐次坐标分别为(x1，y1，1)，(x2，y2，1)，(x3，y3，1)；
第二步、由射影几何中的配极对应理论，经过这三点的切线方程的齐次坐标形式分别为：
T1＝E·p1
T2＝E·p2
T3＝E·p3
其中，E为拟合椭圆方程的矩阵形式；
第三步、计算椭圆切线的交点；已知切线方程的坐标表示T1，T2，T3，交点t1，t2，t3的齐次坐标计算公式如下：
t1＝T1×T2
t2＝T2×T3
t3＝T3×T1
其中，×表示叉积。
4.根据权利要求1所述一种从平面单个圆形图案的投影图像中精确提取圆心投影点的方法，其特征是：所述步骤(3)中由几何约束确定圆心投影点，包含如下步骤：
第一步、边界上任意三点p1，p2，p3之间的连线是圆形图案的割线在图像中的投影，因为割线中点与割线的两个端点共线且投影不改变共线性，因此割线中点在图像中的投影点m1，m2，m3的齐次坐标表示如下：
m1：(x1+ax2，y1+ay2，1+a)
m2：(x2+bx3，y2+by31+b)
m3：(x3+cx1，y3+cy1，1+c)
其中，a，b，c为未知参量；(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)分别为点p1，p2，p3的坐标；
第二步、根据射影几何中的调和共轭定理，由割线中点投影点的坐标表达式可以推导出该割线方向上的无穷远点在图像中的投影点齐次坐标如下：
第三步、各割线中点投影点m1，m2，m3与对应切线交点t1，t2，t3的连线方程为两坐标向量叉乘，如下式所示：
l1＝t1×m1
l2＝t2×m2
l3＝t3×m3
l1，l2，l3共同交于一点，该点就是圆心投影点；同时，圆形图案平面的无穷远直线经过投影在图像上依然为直线；根据射影几何理论；可以推导出无穷远直线的投影直线方程如下：
其中，E为椭圆方程的矩阵形式，O′为圆心投影点；因此， 共线，且都在直
线 上；
根据上述几何关系，可以建立包含未知参量a，b，c的非线性约束方程组如下：
l2·[l1×l3]＝0
第四步、采用LM优化算法求解此非线性方程组得到a，b，c的值；将a，b带入O′的表达式就得到了圆心投影点坐标；为了使结果更加精确，取几组不同的点分别计算，取平均值作为最终的圆心投影点坐标。
靶标图像中圆心投影点精确定位方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
0.1238 0.2042 0.1238
0.0751 0.1238 0.0751
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