基于单摄像头的任意颜色球形物体识别方法

摘要

本发明涉及一种基于单摄像头的任意颜色球形物体识别方法。本方法为首先摄取带检测图像的边缘，针对边缘上的每一点，计算可能的球心轨迹，再通过计算这些轨迹的交点，得到球心的位置。本发明能快速有效地识别任意颜色球形物体是否在图像中，并能计算出球相对摄像头的位置，而且识别成功率很高。

主权项

一种基于单摄像头的任意颜色球形物体识别方法，其特征在于首先摄取待检测图像的边缘，针对其边缘上的每一个点，计算可能的球心轨迹，再通过计算这些轨迹的交点，得到球心的位置；具体步骤如下：(1)边缘提取：提取出图像边缘的所有的点，这些点所包含的信息是它们图像上的坐标；(2)利用距离函数，计算图像上每一个点在地面上的投影，即这些点映射到地面上的相对摄像头的空间坐标位置；(3)计算所有投影点对应的球心轨迹的交点：将投影区域划分为长宽为step的小方格用来记录被曲线通过的次数，每一个方格包含的信息为此方格对应投影的平面坐标(x，y)和一个计数器counter(x，y)；根据椭圆方程 ax 2 + bx + cxy + dy + ey 2 + f = 0 z = r 式中a，b，c，d，e，f是6个参数； a = - h 2 - y 0 2 b＝2·(h‑r)·h·x0c＝2·x0·y0d＝2·(h‑r)·h·y0 e = - h 2 - x 0 2 f = r 2 · ( x 0 2 + y 0 2 + h 2 ) - ( x 0 2 + y 0 2 ) · ( r - h ) · ( r - h ) r为球的半径；h为全景镜的光学中心或摄像头的高度h；(xo，yo.)为球边缘上某一点沿摄像头光路在地面上投影的坐标；计算出y的取值范围，取y从最小值ymin到最大值ymax，所述最小值和最大值即是椭圆最上点和最下点的坐标，每次以step为一个步进，即每次循环结束y＝y+step；通过 ax 2 + bx + cxy + dy + ey 2 + f = 0 z = r 解出相应的x值；如果得到两个点(x1，y)和(x2，y)：找到包含(x1，y)的方格，此方格对应的计数器counter(x1，y)加1；找到包含(x2，y)的方格，此方格对应的计数器counter(x2，y)加1；否则，如果得到一个点(x，y)：找到包含(x，y)的方格，此方格对应的计数器counter(x，y)加1；所述循环为当y取到大于最大值ymax时跳出循环；(4)寻找所有方格计数器的最大值max{counter(xi，yj)}，判别识别球的结果：如果这个最大值max{counter(xi，yj)}大于一定的阈值counter_threshold，则识别到球，球心为方格的中心counter_max(x，y)；否则区域内不存在球；这里所述阈值counter_threshold不是某一个固定数值，要根据检测的系统、对象以及环境来设定，方法是用一张有球的图像来试验，在前述的方格计数器都计数完毕后，绘制出所有方格的计数数值/对应此数值的计数器个数的直方图，取最高计数值与次高计数值的中间值作为参考阈值。