CN113160329A - 用于摄像机标定的编码平面靶标及其解码方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于摄像机标定的编码平面靶标及其解码方法，编码平面靶标，其包含由平行四边形编码单元和平行四边形非编码单元交替组成的编码棋盘格构成，编码平面靶标以任意对角相连的平行四边形编码单元的交点作为编码平面靶标的标定角点；编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元设置有编码图案，编码图案包括定位图案、定向图案和编码标志图案；编码平面靶标的解码方法能够通过数字图像处理的方法快速、准确地获得图像中编码平面靶标上标定角点亚像素坐标、对应的标定角点编码序号以及对应的标定角点的靶标坐标的匹配关系；本发明提出的编码平面靶标及其解码方法可用于摄像机内外参数标定等领域。

Description

用于摄像机标定的编码平面靶标及其解码方法

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域中的摄像机标定领域，具体为一种用于摄像机标定的编码平面靶标及其解码方法，用于单目摄像机标定、双目摄像机标定以及多目视觉***的标定。

背景技术

计算机视觉被广泛地应用于控制工程、光学、测量学等诸多领域，计算机视觉需要解决的首要和根本性问题就是摄像机标定，摄像机标定是计算机视觉测量技术研究的一大难点；其最终目的是为了求解摄像机的内外参数，找到像素坐标与世界坐标的对应关系；摄像机标定技术因此受到了更加广泛的关注，也得到了迅速的发展。

为了完成摄像机标定，需要通过标定靶标来实现，例如Roger Tsai在1896年提出的基于径向约束的摄像机标定算法，该算法借助的是立体靶标，3D立体靶标虽然能够实现摄像机标定并求解出摄像机内外参数，但其体积较大，缺乏一定的灵活性，不易于移动；张正友(Z.Y Zhang)于1999年给出了基于平面靶标的摄像机标定算法，利用结构相对简易的平面靶标让标定过程变得更加灵活，但该平面靶标不含有任何编码和方向性信息，而在实际标定过程中，摄像机经常拍摄不到完整的靶标图像，此时使用传统的、并不包含编码信息的平面棋盘格靶标就无法进行摄像机标定。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种用于摄像机标定的编码平面靶标及其解码方法，能够给予编码平面靶标中的每一个标定角点一个确定的且唯一的编码号，使得多目摄像机标定的过程中即使拍摄不到完整的编码平面靶标依然能够完成高精度的同名点匹配；另外编码平面靶标中的每个平行四边形编码单元均包含各自的编码信息且相互独立，与方向性靶标相比本发明提出的编码平面靶标在摄像机标定中的应用具更很强的鲁棒性。

为实现上述效果，本发明采用的技术方案为：提供一种用于摄像机内外参标定的编码平面靶标，所述编码平面靶标由平行四边形编码单元和平行四边形非编码单元交替组成的编码棋盘格构成，所述编码平面靶标以任意对角相连的平行四边形编码单元的交点作为编码平面靶标的标定角点，所述编码平面靶标一共包含M行×N列个标定角点，其中M和N均为正整数；编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元的内部设置有编码图案，编码图案包括定位图案、定向图案和编码标志图案，其中编码标志图案又由多个编码单元图案组成；定向图案和定位图案用于编码平面靶标旋转方向的判断；编码标志图案用于给编码平面靶标中每一个标定角点进行编码。

编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元内部的定位图案、定向图案和编码单元图案均不重叠且不连通。

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元和平行四边形非编码单元均为长度为a且宽度为b的平行四边形，a和b均大于零；平行四边形编码单元内的锐角为λ，若平行四边形编码单元具体为矩形，则λ取90°。

任取编码平面靶标中的一个平行四边形编码单元记为编码平面靶标向量确定编码单元Γ_v，任取编码平面靶标向量确定编码单元Γ_v的一个顶点记为向量确定编码单元第一顶点o″₁，在编码平面靶标向量确定编码单元Γ_v中将相交形成向量确定编码单元第一顶点o″₁的任意一条边记为向量确定编码单元第一边Ν_v1，在向量确定编码单元第一边Ν_v1上取向量确定编码单元Γ_v的顶点记为向量确定编码单元第一边上第一点o″₂，其中向量确定编码单元第一边上第一点o″₂与向量确定编码单元第一顶点o″₁是互不重合的2个点，记向量

为规定向量

并且编码平面靶标内的每一个平行四边形编码单元中的定位图案和定向图案的位置关系如下：在同一平行四边形编码单元内由定向图案质心指向定位图案质心的方向与规定向量

的方向相同；

将编码平面靶标所在的平面记为靶标平面P_t，以向量确定编码单元第一顶点o″₁为起点做一个与规定向量

同向的单位向量记为第1个规定单位向量

当人正视看向靶标平面P_t时，以向量确定编码单元第一顶点o″₁为旋转中心，在靶标平面P_t内将第1个规定单位向量

逆时针旋转β′角度(0°＜β′＜90°)得到第2个规定单位向量

在空间中以向量确定编码单元第一顶点o″₁为起点做一个与

所得向量的方向相同的单位向量，并记为正向向量

将编码平面靶标向量确定编码单元Γ_v上距离编码平面靶标向量确定编码单元Γ_v中的定向图案最近的两个顶点分别记为第1临时顶点o″₃和第2临时顶点o″₄；若

所得向量的方向与正向向量

的方向相同，则将记为向量

辅助向量

若

所得向量的方向与正向向量

的方向相同，则将向量

记为辅助向量

编码平面靶标内的每一个平行四边形编码单元中的定位图案和定向图案的位置关系如下，同一平行四边形编码单元的定位图案和定向图案均在所属平行四边形编码单元的内部，且同一平行四边形编码单元内的定位图案的质心和定向图案的质心均在所属平行四边形编码单元的质心附近；

编码平面靶标内的每一个平行四边形编码单元中的定位图案和定向图案的位置关系如下，在同一平行四边形编码单元内由定向图案质心指向定位图案质心的方向与规定向量

的方向相同；

在编码平面靶标内同一个平行四边形编码单元中的多个编码单元图案的尺寸可以互不相同；

在编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元及其内部的定位图案、编码单元图案满足如下关系：在同一个平行四边形编码单元中，每个编码单元图案的轮廓长度均小于定位图案的轮廓长度，并且定位图案的轮廓长度小于(2a+2b)；

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元的背景颜色相同，并且将编码平面靶标中所有的平行四边形编码单元的背景颜色记为颜色1,；编码平面靶标中所有平行四边形非编码单元的颜色均相同，并且将编码平面靶标中所有平行四边形非编码单元的颜色记为颜色2；

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元的背景颜色(即颜色1)与所有平行四边形非编码单元的颜色(即颜色2)具有明显的差异；

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元包含的所有定位图案和定向图案的颜色均相同，并将编码平面靶标中所有平行四边形编码单元包含的所有定位图案和定向图案的颜色记为颜色3，并且颜色3与颜色1具有明显差异；

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元内所包含的所有编码单元图案的颜色与颜色1相同或者与颜色3相同；

在编码平面靶标中的每个平行四边形编码单元内部的定位图案是一个实心圆，定向图案是一个圆环，编码单元图案均为实心圆；

在编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元内的颜色为颜色1的连通域具有如下特征，同一个平行四边形编码单元内包含2个颜色为颜色1的连通域，且距离定向图案质心最近的颜色为颜色1的连通域面积小于另一个颜色为颜色1的连通域面积；

编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的定位图案的面积大小可以相同也可以不同；编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的定向图案的面积大小可以相同也可以不同；编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的编码单元图案的面积大小可以相同也可以不同；

在编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元的编码单元图案均有如下特征：在同一个平行四边形编码单元内，编码单元图案的位置和颜色是由编码平面靶标内每个标定角点的非唯一性编码方法确定的；

利用数字图像处理的方法对编码平面靶标中每一个标定角点进行解码的步骤如下：

步骤1、输入放置在空间中的编码平面靶标的基本信息，即位于空间中的编码平面靶标包含M行×N列个标定角点，编码平面靶标的初始平行四边形编码单元编码号为z_v，编码平面靶标上第1行第1个平行四边形编码单元的4个顶点中作为标定角点的个数Φ_p；通过摄像机拍摄位于空间的编码平面靶标，由此得到编码平面靶标的图像，所述编码平面靶标图像中包含了完整的或者局部的编码平面靶标；

步骤2、对编码靶标图像进行8位灰度处理，并将得到的图像记为编码平面靶标灰度图像P₁；其中，编码平面靶标灰度图像P₁为8位灰度图；

步骤3、建立标定角点的像素坐标系，并在编码平面靶标灰度图像P₁中，利用基于生长的棋盘格角点提取算法提取编码平面靶标灰度图像P₁中所包含标定角点个数最多的m行×n列个标定角点的亚像素坐标集合并记为标定角点亚像素坐标集合Q,并将所述m行×n列个标定角点亚像素坐标集合中最***角点(即第1行标定角点、第1列标定角点、第m行标定角点和第n列标定角点)所围成的多边形记为最大标定角点数多边形L；其中，经过角点提取后的编码平面靶标灰度图像P₁没有发生改变；

步骤4、在所述编码平面靶标灰度图像P₁中，利用数字图像处理的方法令最大标定角点数多边形L内部的所有像素点的灰度值均保持不变，L以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，并将编码平面靶标灰度图像P₁经过此处理得到的图像记为无复杂背景靶标灰度图像P₁′；

步骤5、对无复杂背景靶标灰度图像P₁′进行二值化处理，并将无复杂背景靶标灰度图像P₁′经过二值化处理得到的图像记为无复杂背景靶标二值化图像P₂；使得在无复杂背景靶标二值化图像P₂中平行四边形编码单元的背景颜色变为黑色，平行四边形非编码单元背景颜色、定位图案、定向图案的颜色均变为白色，编码标志图案的颜色根据编码规则可以为白色也可以为黑色；

步骤6、根据在编码平面靶标灰度图像P₁中提取的最大标定角点数多边形L内部包含m行×n列个标定角点数目,确定最大标定角点数多边形L内部包含的平行四边形编码单元个数μ，其中m、n和μ均为整数；

可将本步骤分为如下情况：

情况1、当m、n均为奇数，或者m、n一奇一偶时可由公式(1)计算出多边形L内部包含的平行四边形编码单元个数μ(μ为整数)；

μ＝(m-1)(n-1)/2 (1)

然后执行步骤7；

情况2、若m、n均为偶数时，可由公式(2)计算出多边形L内包含的平行四边形编码单元预估个数μ′(μ′为整数)；

μ′＝[(m-1)(n-1)+1]/2 (2)

此时多边形L内实际包含的平行四边形编码单元的个数μ满足μ≤μ′；

步骤7、设置平行四边形编码单元个数判断阀值L′；在无复杂背景靶标二值化图像P₂上，作黑色连通域腐蚀处理，使得无复杂背景靶标二值化图像P₂中所有平行四边形编码单元对角处断开，并将无复杂背景靶标二值化图像P₂经过此处理得到的图像记为靶标二值化腐蚀图像P′₂；其中对无复杂背景靶标二值化图像P₂进行黑色连通域腐蚀处理时，须满足以下条件：

(1)最大标定角点数多边形L内的每一个平行四边形编码单元均满足：平行四边形编码单元内的定向圆的白色连通域、定位圆环的白色连通域、定位圆环中心的黑色连通域和编码标志图案的白色连通域均保持完整；

(2)最标定大角点数多边形L内的每一个平行四边形编码单元均满足：平行四边形编码单元内的定向图案、定位图案和编码标志图案的连通域互不相通；

(3)最大标定角点数多边形L内的每一个平行四边形编码单元均满足：平行四边形编码单元内的定向图案、定位图案和编码标志图案均处于平行四边形编码单元背景中；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂上寻找μ′个最大的黑色连通域，并计算前μ′-1个最大黑色连通域包含像素点的平均值χ′；

将多边形L内μ′个最大黑色连通域中最小的黑色连通域记为末端黑色连通域，并计算末端黑色连通域包含的像素点数χ_m，根据公式(3)进行判断；

(1)若L″≤L′，则多边形L内实际包含μ′个平行四边形编码单元，将μ′的数值赋值给μ，μ＝μ′；并执行步骤8；

(2)若L″＞L′，则多边形L内实际包含μ′-1个平行四边形编码单元，将μ′-1的数值赋值给μ，μ＝μ′-1；并执行步骤8；

步骤8、寻找在靶标二值化腐蚀图像P′₂中的μ个最大黑色连通域并分别记为方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ，取整数变量i，并赋予其初始值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂上，计算上述步骤中方格连通域Ω_i质心的像素坐标(x_i,y_i)_i，将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤直到i＞μ，由此得到靶标二值化腐蚀图像P′₂上的方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ质心像素坐标(x₁,y₁)₁、(x₂,y₂)₂、…、(x_μ,y_μ)_μ，并将(x₁,y₁)₁、(x₂,y₂)₂、…、(x_μ,y_μ)_μ依次作为平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中的第1个元素、第2个元素、…、第μ个元素；

步骤9、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算距离方格连通域Ω_i的质心像素坐标值(x_i,y_i)_i最近的黑色连通域，并记为靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′_i；将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞μ时结束；由此分别得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ；

步骤10、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算距离方格连通域Ω_i的质心像素坐标值(x_i,y_i)_i最近的黑色连通域，并记为靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′_i；将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞μ时结束；由此分别得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ；

给整数变量i重新赋予初值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算上述靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′_i质心像素坐标o″_d,i(x″_d,i,y″_d,i)，将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞μ时结束；由此得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ的质心像素坐标o″_d,1(x″_d,1,y″_d,1)、o″_d,2(x″_d,2,y″_d,2)、…、o″_d,μ(x″_d,μ,y″_d,μ)，并将o″_d,1(x″_d,1,y″_d,1)、o″_d,2(x″_d,2,y″_d,2)、…、o″_d,μ(x″_d,μ,y″_d,μ)依次作为圆环质心像素坐标集合B中的第1个元素、第2个元素、…、第μ个元素；

步骤11、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，将除方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ以及圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ以外的黑色连通域的灰度值均赋值为255，并将靶标二值化腐蚀图像P′₂经过此处理得到的图像记为解码二值化图像P₃；

步骤12、取整数变量ζ，并赋予初始值ζ＝1；

步骤13、去除第ζ个平行四边形编码单元以外的复杂背景，得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ；

本步骤中，得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ的具体步骤为：

步骤13.1、对解码二值化图像P₃进行复制备份，将复制得到的图像记为第ζ个备份二值化图像P_ζ,4；

步骤13.2、在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4上，取平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中第ζ个质心像素坐标值(x_ζ,y_ζ)_ζ，在标定角点集合Q中寻找距离质心像素坐标值(x_ζ,y_ζ)_ζ最近的4个标定角点的像素坐标值，并将这4个标定角点的像素坐标值在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4上对应的4个像素点分别记为C″_ζ,1(x″_ζ,1,y″_ζ,1)、C″_ζ,2(x″_ζ,2,y″_ζ,2)、C″_ζ,3(x″_ζ,3,y″_ζ,3)、C″_ζ,4(x″_ζ,4,y″_ζ,4)；并将该4个像素点作为第ζ个标定角点四边形S_ζ的4个顶点，并将4个顶点相连形成第ζ个标定角点四边形S_ζ；

步骤13.3、在圆环质心像素坐标集合B中，找出与平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中第ζ个质心像素坐标值(x_ζ,y_ζ)_ζ相对应的第ζ个圆环质心像素坐标值(x″_d,ζ,y″_d,ζ)；

步骤13.4、在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4中，寻找距离上述圆环质心像素坐标值(x″_d,ζ,y″_d,ζ)最近的白色连通域，并将此白色连通域的灰度值赋值为0；

步骤13.5、在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4上，将第ζ个标定角点四边形S_ζ以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，第ζ个标定角点四边形S_ζ内部的所有像素点的灰度值保持不变，并将得到的图像记为第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ；

步骤14、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找得到第ζ个平行四边形编码单元的标定角点，并确定对应标定角点所属的编码区域；

本步骤中，寻找得到第ζ个平行四边形编码单元的标定角点的具体方法为：

步骤14.1、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找最大黑色连通域并记为第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中的最大黑色连通域Ω_ζ,E；提取第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中的最大黑色连通域Ω_ζ,E的所有内、外轮廓，并记为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的轮廓集合D_ζ；

步骤14.2、在质心像素坐标为值(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的轮廓集合D_ζ中，统计每个轮廓中包含的像素点数，其中包含像素点数第二多的轮廓即为在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中定位圆的轮廓G_ζ，计算此定位圆轮廓G_ζ的质心像素坐标并记为在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中定位圆质心像素坐标o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)；

步骤14.3、在质心坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的轮廓集合D_ζ中，除去包含像素点数最多的2个轮廓，剩余其他κ_ζ(其中κ_ζ＝0,1,2,3...)个轮廓，分为以下情况：

情况1、若κ_ζ＝＝0，则进行步骤14.6；

情况2、若κ_ζ≠0，则这κ_ζ个轮廓即为在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中编码标志圆的轮廓，并分别记为编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

步骤14.4、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

步骤14.5、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，计算编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞κ_ζ结束，得到质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

步骤14.6、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，将像素坐标值为(x″_d,ζ,y″_d,ζ)的像素点记为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上的定向圆环质心o′_d,ζ(x′_d,ζ,y′_d,ζ)；并且在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，将像素坐标值分别为(x″_ζ,1,y″_ζ,1)、(x″_ζ,2,y″_ζ,2)、(x″_ζ,3,y″_ζ,3)、(x″_ζ,4,y″_ζ,4)的4个像素点记为C′_ζ,1(x′_ζ,1,y′_ζ,1)、C′_ζ,2(x′_ζ,2,y′_ζ,2)、C′_ζ,3(x′_ζ,3,y′_ζ,3)、C′_ζ,4(x′_ζ,4,y′_ζ,4)；

步骤14.7、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，取C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)分别表示在质心坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域、第3编码区域、第4编码区域和第6编码区域的标定角点的像素坐标；质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的方向向量

可由公式(4)得出，同时记通过定位圆质心o′_l,ζ和定向圆环质心o′_d,ζ的直线为l_ζ,3；

步骤14.8、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，将4个像素点C′_ζ,1(x′_ζ,1,y′_ζ,1)、C′_ζ,2(x′_ζ,2,y′_ζ,2)、C′_ζ,3(x′_ζ,3,y′_ζ,3)、C′_ζ,4(x′_ζ,4,y′_ζ,4)中距离定位圆质心o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)最近的2个像素点分别记为C_ζ,1min(x_ζ,1min,y_ζ,1min)和C_ζ,2min(x_ζ,2min,y_ζ,2min)；通过公式(5)和(6)计算出在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的第1判断向量

和第2判断向量

并通过式(7)和式(8)计算出区域划分正弦值1sinα_ζ和区域划分正弦值2sinβ_ζ；

情况1、若sinα_ζ＜0,sinβ_ζ＞0，则C_ζ,1min(x_ζ,1min,y_ζ,1min)是质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点，把C_ζ,1min(x_ζ,1min,y_ζ,1min)的像素坐标值赋值给C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)；C_ζ,2min(x_ζ,2min,y_ζ,2min)为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第6编码区域的标定角点，把C_ζ,2min(x_ζ,2min,y_ζ,2min)的像素坐标值赋值给C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)；

情况2、若sinα_ζ＞0,sinβ_ζ＜0，则C_ζ,2min(x_ζ,2min,y_ζ,2min)为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点，把C_ζ,2min(x_ζ,2min,y_ζ,2min)的像素坐标值赋值给C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)；C_ζ,1min(x_ζ,1min,y_ζ,1min)为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第6编码区域的标定角点，把C_ζ,1min(x_ζ,1min,y_ζ,1min)的像素坐标值赋值给C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)；

步骤14.9、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，通过已找到质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域和第6编码区域的标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)和C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)，将4个像素点C′_ζ,1(x′_ζ,1,y′_ζ,1)、C′_ζ,2(x′_ζ,2,y′_ζ,2)、C′_ζ,3(x′_ζ,3,y′_ζ,3)、C′_ζ,4(x′_ζ,4,y′_ζ,4)中余下的2个像素点的像素坐标分别赋值给质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第1临时坐标值，记为C′_ζ,5(x′_ζ,5,y′_ζ,5)，以及第2临时坐标值，记为C′_ζ,6(x′_ζ,6,y′_ζ,6)；根据公式(9)和(10)可以求出在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的第3判断向量

和第4判断向量

步骤14.10、根据第3判断向量

和第4判断向量

通过式(11)和式(12)可得出区域划分正弦值3sinω_ζ和区域划分正弦值4sinξ_ζ；

情况1、若sinω_ζ＝＝0,sinξ_ζ≠0，则C′_ζ,5(x′_ζ,5,y′_ζ,5)即为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第3编码区域的标定角点，把C′_ζ,5(x′_ζ,5,y′_ζ,5)的坐标值赋值给C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)；C′_ζ,6(x′_ζ,6,y′_ζ,6)为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第4编码区域的标定角点，把C′_ζ,6(x′_ζ,6,y′_ζ,6)的坐标值赋值给C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)；

情况2、若sinω_ζ≠0,sinξ_ζ＝＝0，则C′_ζ,6(x′_ζ,6,y′_ζ,6)即为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第3编码区域的标定角点，把C′_ζ,6(x′_ζ,6,y′_ζ,6)的坐标值赋值给C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)；C′_ζ,5(x′_ζ,5,y′_ζ,5)为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第4编码区域的标定角点的，把C′_ζ,5(x′_ζ,5,y′_ζ,5)的坐标值赋值给C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)；

至此在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，找到了质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、第3编码区域的标定角点C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、第4编码区域的标定角点C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)和第6编码区域的标定角点C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)；

步骤15、根据获得的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中所有编码标志圆的编码值，求出与第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元相对应的实际空间中放置的编码平面靶标上的平行四边形编码单元的编码号W_ζ；具体步骤为：

步骤15.1、根据在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)，第6编码区域的标定角点C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)，可由公式(13)得出质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的第5判断向量

在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，以质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的定位圆质心o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)为起点做与第5判断向量

平行且同向的单位向量，记为

并记单位向量

所在的直线为l_ζ,1；以质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的定向圆环质心o′_d,ζ(x′_d,ζ,y′_d,ζ)为起点做与第5判断向量

平行且同向的单位向量，记为

并记单位向量所在的直线为l_ζ,2；将整数变量i重新赋值i＝1；

步骤15.2、定义6个浮点型二维数组

用于存放质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中分别位于第1编码区域、第2编码区域、第3编码区域、第4编码区域、第5编码区域和第6编码区域的编码标志圆轮廓质心在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的像素坐标，初始化这6个二维数组中的所有元素，且均赋值为-1；另外取6个整数变量

并将其初始化，

步骤15.3、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，计算质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

分别与定位圆中心o′_l,ζ和定向环中心o′_d,ζ所形成的第i组第1个象限向量

和第i组第2个象限向量

根据计算得出的第i组第1个象限向量

和第i组第2个象限向量

单位向量

与

以及方向向量

通过式(16)、式(17)、式(18)、式(19)计算

cosγ_ζ、cosη_ζ、cosθ_ζ；

判断在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中，编码标志圆所属编码区域的方式如下：

情况1、若

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第1编码区域内；令

然后把

赋值给

把i+1重新赋值给i，当i≤κ_ζ时重新开始执行步骤15.3，当i＞κ_ζ时执行下一步骤15.4；

情况2、若

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第2编码区域内；令

然后把

赋值给

把i+1重新赋值给i，当i≤κ_ζ时重新开始执行步骤15.3，当i＞κ_ζ时执行下一步骤15.4；

情况3、若

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第3编码区域内；令

然后把

赋值给

把i+1重新赋值给i，当i≤κ_ζ时重新开始执行步骤15.3，当i＞κ_ζ时执行下一步骤15.4；

情况4、若

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第4编码区域内；令

然后把

赋值给

把i+1重新赋值给i，当i≤κ_ζ时重新开始执行步骤15.3，当i＞κ_ζ时执行下一步骤15.4；

情况5、若

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第5编码区域内；令

然后把

赋值给

把i+1重新赋值给i，当i≤κ_ζ时重新开始执行步骤15.3，当i＞κ_ζ时执行下一步骤15.4；

情况6、若

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第6编码区域内；令

然后把

赋值给

把i+1重新赋值给i，当i≤κ_ζ时重新开始执行步骤15.3，当i＞κ_ζ时执行下一步骤15.4；

步骤15.4、定义

代表质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第λ编码区域(其中λ＝1,2,3,4,5,6)中第w位编码标志圆(其中w＝1,2)的编码值，

取0或1；取整数变量i，给i重新赋予初值i＝1；

步骤15.5、本步骤分为以下情况：

情况1、若

则

把i+1赋值给i，当满足i＞2时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

情况2、若

记坐标点

到直线l_ζ,1的距离为

到直线l_ζ,3的距离为

若

并令

若

则令

把i+1赋值给i，当满足i＞2时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

情况3、若

记坐标点

到直线l_ζ,1的距离为

到直线l_ζ,3的距离为

若

则令

若

令

把i+1赋值给i，当满足i＞2时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

情况4、若

则令

把i+1赋值给i，当满足i＞2时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

步骤15.6、本步骤分为以下情况：

情况1、若

则

把i+1赋值给i，当满足i＞4时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

情况2、若

记坐标点

到直线l_ζ,2的距离为

到直线l_ζ,3的距离为

若

并令

若

则令

把i+1赋值给i，当满足i＞4时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

情况3、若

记坐标点

到直线l_ζ,2的距离为

到直线l_ζ,3的距离为

若

则令

若

令

把i+1赋值给i，当满足i＞4时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

情况4、若

则令

把i+1赋值给i，当满足i＞4时，继续执行下一步骤15.6；否则返回执行步骤15.5；

步骤15.7、本步骤分为以下情况：

情况1、若

则

把i+1赋值给i，当满足i＞6时，继续执行下一步骤15.8；否则返回执行步骤15.7；

情况2、若

记坐标点

到直线l_ζ,1的距离为

到直线l_ζ,3的距离为

若

并令

若

则令

把i+1赋值给i，当满足i＞6时，继续执行下一步骤15.8；否则返回执行步骤15.7；

情况3、若

记坐标点

到直线l_ζ,1的距离为

到直线l_ζ,3的距离为

若

则令

若

令

把i+1赋值给i，当满足i＞6时，继续执行下一步骤15.8；否则返回执行步骤15.7；

情况4、若

则令

把i+1赋值给i，当满足i＞6时，继续执行下一步骤15.8；否则返回执行步骤15.7；

步骤15.8、通过上述步骤15.5、15.6和15.7得出的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中所有编码标志圆的编码值，由公式(20)可求出与第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元相对应的实际空间中放置的编码平面靶标上的平行四边形编码单元的编码号W_ζ；

W_ζ＝V_ζ ^T·U (20)

其中，列向量U＝(20,2¹,2²,...2¹¹)^T，列向量

步骤16、获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的非唯一编码序号；

记在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中属于第σ编码区域(其中σ＝1,3,4,6)的标定角点的非唯一编码序号为

其中下脚标W_ζ为标定角点

所属平行四边形编码单元的编码号，上角标σ的取值代表了标定角点

所属的第σ编码区域；即得到了质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的非唯一编码序号分别为

(其中σ_ζ,1＝1,σ_ζ,2＝3,σ_ζ,3＝4,σ_ζ,4＝6)；

步骤17、计算得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的唯一编码序号的具体步骤为：

在得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的4个标定角点的非唯一编码序号的基础上，通过以下具体步骤计算该4个标定角点的唯一编码序号：

步骤17.1、取Δ′_ζ,1_σ′_ζ,1、Δ′_ζ,2_σ′_ζ,2、Δ′_ζ,3_σ′_ζ,3、Δ′_ζ,4_σ′_ζ,4分别用于存放质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的唯一编码序号，其中Δ′_ζ,1、Δ′_ζ,2、Δ′_ζ,3、Δ′_ζ,4、σ′_ζ,1、σ′_ζ,2、σ′_ζ,3、σ′_ζ,4均为正整数；

步骤17.2、取整数变量i并重新赋值i＝1；

步骤17.3判断N是否为偶数，若N为奇数则执行步骤17.4；若N为偶数，则取整数参数Δ并赋值Δ＝N/2，根据标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的非唯一编码序号

可将本步骤分为如下情况：

情况1、若σ_ζ,i＝＝1或σ_ζ,i＝＝6，将W_ζ的值赋值给Δ′_ζ,i，将σ_ζ,i的值赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；

情况2、若σ_ζ,i＝＝3，将(W_ζ-Δ)的值赋值给Δ′_ζ,i，将6赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_6；

情况3、若σ_ζ,i＝＝4，将(W_ζ-Δ-1)的值赋值给Δ′_ζ,i，将1赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_1；

判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i，返回步骤17.3顺序执行；否则执行步骤18；

步骤17.4、取整数参数Δ并赋值Δ＝(N+1)/2，根据标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的非唯一编码序号

可将本步骤分为如下情况：

情况1、若σ_ζ,i＝＝1或σ_ζ,i＝＝6，将W_ζ的值赋值给Δ′_ζ,i，将σ_ζ,i的值赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；

情况2、若σ_ζ,i＝＝3，又分为如下两种情况：

(1)当Φ_p＝＝1时，将(W_ζ-Δ′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将6赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；Δ′可由式(21)得出，

其中Δ″＝2(W_ζ-z_v)/(N+1)+1(只保留整数)；

(2)当Φ_p＝＝2时，将(W_ζ-Δ″′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将6赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；Δ″′可由式(22)得出，

其中Δ″＝2(W_ζ-z_v+1)/(N+1)+1(只保留整数)；

情况3、若σ_ζ,i＝＝4，又分为如下两种情况：

(1)当Φ_p＝＝1时，将(W_ζ-Δ′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将1赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i，其中Δ′可由式(23)得出；

其中Δ″＝2(W_ζ-z_v)/(N+1)+1(只保留整数)；

(2)当Φ_p＝＝2时，将(W_ζ-Δ″′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将1赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i，Δ″′可由式(24)得出，

其中Δ″＝2(W_ζ-z_v+1)/(N+1)+1(只保留整数)；

判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i，返回步骤17.4顺序执行；否则执行步骤18；

至此获得了第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的4个标定角点的像素坐标与其唯一编码序号的一一对应关系，即：

标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)对应的唯一编码序号为Δ′_ζ,1_σ′_ζ,1；

标定角点C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)对应的唯一编码序号为Δ′_ζ,2_σ′_ζ,2；

标定角点C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)对应的唯一编码序号为Δ′_ζ,3_σ′_ζ,3；

标定角点C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)对应的唯一编码序号为Δ′_ζ,4_σ′_ζ,4；

步骤18、建立靶标坐标系O_t-X_tY_tZ_t；具体过程如下：

步骤18.1、记第1行第1个平行四边形编码单元的4个顶点中是标定角点的个数为Φ_p，则可根据Φ_p数值的大小分为以下两种情况：

情况1、当Φ_p＝＝1时，记第1行第1个平行四边形编码单元

中的标定角点为原点标定角点α′₁，此时选取原点标定角点α′₁作为靶标坐标系的原点O_t，以辅助向量

的方向作为靶标坐标系X_t轴的方向；

情况2、当Φ_p＝＝2时，分别记第1行第1个平行四边形编码单元

中的两个标定角点为ε′₃和ε″₃，根据标定角点ε′₃和ε″₃的位置关系又可分为以下情况：

(1)当向量

的方向与辅助向量

的方向相同时，此时选取标定角点ε′₃作为靶标坐标系的原点O_t，以辅助向量

的方向作为靶标坐标系的X_t轴的方向；

(2)当向量

的方向与辅助向量

的方向不同时，此时选取标定角点ε″₃作为靶标坐标系的原点O_t，以辅助向量

的方向作为靶标坐标系的X_t轴的方向；

步骤18.2、以正向向量

的方向作为靶标坐标系的Z_t轴的方向，靶标坐标系的X_t轴、Z_t轴与Y_t轴满足右手准则，以此建立靶标坐标系O_t-X_tY_tZ_t；

步骤19、利用编码平面靶标上标定角点的靶标坐标计算方法，获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的靶标坐标值的具体步骤如下：

步骤19.1、取整数变量i并重新赋值i＝1；

步骤19.2、判断N是否为偶数，若N为奇数，则执行步骤19.3；若N为偶数，则本步骤分为如下情况：

情况1、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝1；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

情况2、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝6；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

在本步骤19.2中，

当

为奇数时，

当

为偶数时，

本步骤执行结束后，直接执行步骤19.4；

步骤19.3、本步骤分为如下两种情况：

情况1、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝1；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

情况2、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝6；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

在本步骤19.3中

(结果只保留整数位)；

当

为奇数时，

当

为偶数时，

步骤19.4、判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i并返回步骤19.2顺序执行；若i≥4，则结束质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的靶标坐标值的计算，并获得4个标定角点的亚像素坐标、唯一编码号和靶标坐标的匹配关系：

唯一编码序号为Δ′_ζ,1_σ′_ζ,1的标定角点的像素坐标C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)所对应的靶标坐标为(X_ζ,1,Y_ζ,1,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,2_σ′_ζ,2的标定角点的像素坐标C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)所对应的靶标坐标为(X_ζ,2,Y_ζ,2,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,3_σ′_ζ,3的标定角点的像素坐标C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)所对应的靶标坐标为(X_ζ,3,Y_ζ,3,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,4_σ′_ζ,4的标定角点的像素坐标C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)所对应的靶标坐标为(X_ζ,4,Y_ζ,4,0)；

步骤20、将ζ+1赋予ζ，循环执行步骤13至步骤19，获得μ个平行四边形编码单元上所有标定角点的靶标坐标值。

由此，根据上述所有步骤，可以得出与编码平面靶标灰度图像P₁中最大标定角点数多边形L内的所有标定角点的像素坐标相对应的靶标坐标，即找到了所选取标定角点的像素坐标与靶标坐标之间一一对应的关系，同时也找到了所选取标定角点的唯一编码序号，进而完成编码平面靶标的解码。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，包括与具有图像处理功能的电子设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行所述的解码方法。

与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

1、本发明在每一个平行四边形编码单元的方格内均设置了定位图案和定向图案，能够实现在摄像机标定的过程中计算机可以自动判断靶标的旋转方向，提高了摄像机标定的灵活性；

2、本发明在每一个平行四边形编码单元内均设置了多个编码标志图案，能够给每个平行四边形编码单元进行编号，并进行区域划分，给予每个特征角点一个确定的且唯一的编码，使得多摄像机标定过程中即使拍摄到不完整的编码平面靶标也可实现不同标定图像中同名标定角点的高精度匹配；

3、本发明采用的编码平面靶标的解码方法解码速度快，利用连通域、矢量关系和位置关系等完成解码，具有高效性，并且能够实现实时解码，为实时标定提供基础；

4、本发明提出的编码平面靶标的解码方法能够有效地去除噪声的干扰，可以在复杂背景下完成标定，具有很强的鲁棒性，而在实际的标定过程中，靶标经常处于复杂背景，因此编码平面靶标及其解码方式具有极高的实用价值；

5、本发明采用的编码平面靶标及其解码方法中，标定角点的可提取为亚像素级，标定角点提取精度高，能够实现更高精度的标定。

附图说明

图1为本发明实施例中编码平面靶标示意图；

图2为本发明实施例中编码平面靶标的规定向量

和辅助向量

的示意图；

图3为利用基于生长的棋盘格角点提取算法提取的包含4行×8列的最大标定角点数多边形L的示意图；

图4为将拍摄的编码平面靶标图像进行8位灰度处理所得到的靶标灰度图像P₁的示意图；

图5为去除标靶灰度图像P₁中最大标定角点数多边形L外部复杂背景所得到的无复杂背景靶标灰度图像P₁′的示意图；

图6为将无复杂背景靶标灰度图像P₁′进行二值化处理所得到的无复杂背景靶标二值化图像P₂的示意图；

图7为无复杂背景的单元二值化图像E₁的示意图；

图8为本发明的编码平面靶标解码方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，一种用于摄像机标定的编码平面靶标，编码平面靶标由平行四边形编码单元和平行四边形非编码单元交替组成的编码棋盘格构成，编码平面靶标以任意对角相连的平行四边形编码单元的交点作为编码平面靶标的标定角点，图1所示的编码平面靶标一共包含4行×12列个标定角点；编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元的内部设置有编码图案，编码图案包括定位图案、定向图案和编码标志图案，其中编码标志图案又由12个编码单元图案组成；由定向图案和定位图案可实现编码平面靶标旋转方向的判断；编码标志图案则是用于给编码平面靶标中每一个标定角点进行编码。

本实施例中，向量确定编码单元第一顶点o″₁、向量确定编码单元第一边上第一点o″₂、规定向量

和辅助向量

的选取如图2所示。

本实施例中，平行四边形编码单元为边长24毫米的正方形，λ取90°。

如图1和图2所示，编码平面靶标内的每一个平行四边形编码单元中的定位图案为直径6毫米的实心圆，定向图案均为外直径6毫米且内直径3毫米的圆环，并且定位图案和定向图案的位置关系满足如下条件：同一平行四边形编码单元的定位图案和定向图案均在所属平行四边形编码单元的内部，且同一平行四边形编码单元内的定位图案的质心和定向图案的质心均在所属平行四边形编码单元的质心附近，并且在同一平行四边形编码单元内由定向图案质心指向定位图案质心的方向与规定向量

的方向相同；

在编码平面靶标内同一个平行四边形编码单元中的多个编码单元图案的尺寸既可互不相同也可相同；在本发明实施例中，如图1所示，在编码平面靶标内同一个平行四边形编码单元中的12个编码单元图案均为直径3毫米的实心圆；

在编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元及其内部的定位图案、编码单元图案满足如下关系：在同一个平行四边形编码单元中，每个编码单元图案的轮廓长度均小于定位图案的轮廓长度，并且定位图案的轮廓长度小于平行四边形编码单元的周长(2a+2b)；本实施例中(如图1所示)，在同一个平行四边形编码单元中，每个编码单元图案的轮廓长度9.42毫米小于定位图案的轮廓长度18.85毫米，并且定位图案的轮廓长度18.85毫米小于平行四边形编码单元的周长96毫米。

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元的背景颜色相同，并且将编码平面靶标中所有的平行四边形编码单元的背景颜色记为颜色1；编码平面靶标中所有平行四边形非编码单元的颜色均相同，并且将编码平面靶标中所有平行四边形非编码单元的颜色记为颜色2；编码平面靶标中所有平行四边形编码单元的背景颜色(即颜色1)与所有平行四边形非编码单元的颜色(即颜色2)具有明显的差异；在具体实施例中(如图1所示)，编码平面靶标中所有的平行四边形编码单元的背景颜色均为黑色(即颜色1)，并且与编码平面靶标中所有平行四边形非编码单元的颜色均为白色(即颜色2)具有明显差异；

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元包含的所有定位图案和定向图案的颜色均相同，并将编码平面靶标中所有平行四边形编码单元包含的所有定位图案和定向图案的颜色记为颜色3，并且颜色3与颜色1具有明显差异；在本发明实施例中，编码平面靶标中所有平行四边形编码单元包含的所有定位图案和定向图案的颜色均为白色(即颜色3)；本实施例中(如图1所示)，颜色3与颜色2均为白色，颜色3(白色)与颜色1(黑色)具有明显差异；

编码平面靶标中所有平行四边形编码单元内所包含的所有编码单元图案的颜色与颜色1相同或者与颜色3相同；实施例中(如图1所示)，编码平面靶标中所有编码单元图案的颜色为黑色(颜色1)或者为白色(颜色3)；

如图1所示，在编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元内的颜色为黑色(即颜色1)的连通域具有如下特征：同一个平行四边形编码单元内包含2个黑色(即颜色1)连通域，且距离定向图案质心最近的黑色(即颜色1)连通域的面积小于另一个黑色(即颜色1)连通域的面积；

编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的定位图案的面积大小可以相同也可以不同；如图1所示，本实施例中编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的定位图案的面积大小相同；

编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的定向图案的面积大小可以相同也可以不同；如图1所示，本实施例中编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的定向图案的面积大小相同；

编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的编码单元图案的面积大小可以相同也可以不同；如图1所示，本实施例中编码平面靶标内不同的平行四边形编码单元包含的编码单元图案的面积大小相同；

在本实施例中，编码平面靶标中的每一个平行四边形编码单元的编码单元图案均有如下特征：如图1，在同一个平行四边形编码单元内，编码单元图案的位置和颜色是由编码平面靶标中每个标定角点的非唯一性编码方法确定的；

在编码平面靶标中，编码序号为W(其中0≤W≤32)的平行四边形编码单元的编码号是由编码号为W的平行四边形编码单元内部所有的编码单元图案的位置和颜色确定的，所述编码平面靶标解码方法可根据图像中编码平面靶标上每个平行四边形编码单元内部所有的编码单元图案的位置和颜色信息解析出图像中每个平行四边形编码单元的编码号和标定角点的编码号。

利用数字图像处理的方法对编码平面靶标中每一个标定角点进行解码的步骤如下：

步骤1、输入放置在空间中的编码平面靶标的基本信息，即位于空间中的编码平面靶标包含8行×12列个标定角点，编码平面靶标的初始平行四边形编码单元编码号为0，编码平面靶标上第1行第1个平行四边形编码单元的4个顶点中作为标定角点的个数Φ_p＝＝1；

通过摄像机拍摄位于空间的编码平面靶标，由此得到编码平面靶标的图像，所述编码平面靶标图像中包含了完整的或者局部的编码平面靶标；

步骤2、对所述编码平面靶标图像进行8位灰度处理，将编码靶标图像经过灰度处理得到的图像记为编码平面靶标灰度图像P₁；其中，编码平面靶标灰度图像P₁为8位灰度图，如图4所示；

步骤3、建立标定角点的像素坐标系：

在上述拍摄的编码平面靶标图像中，取图像左上角作为所述标定角点的像素坐标系原点o，自左向右为标定角点像素坐标系的x轴方向，自上向下为标定角点像素坐标坐标系的y轴方向；由此建立起所述标定角点的像素坐标系o-xy；

利用基于生长的棋盘格角点提取算法(Automatic Camera and Range SensorCalibration using a single Shot提出的棋盘格检测算法)提取编码平面靶标灰度图像P₁中所包含标定角点个数最多的4行×8列个标定角点亚像素坐标集合并记为标定角点亚像素坐标集合Q,并将所述4行×8列个标定角点亚像素坐标集合中最***角点(即第1行标定角点、第1列标定角点、第4行标定角点和第8列标定角点)所围成的多边形记为最大标定角点数多边形L，如图3所示；其中，经过角点提取后的编码平面靶标灰度图像P₁没有发生改变；

步骤4、在所述编码平面靶标灰度图像P₁中，利用数字图像处理的方法令上述步骤3中最大标定角点数多边形L内部的所有像素点的灰度值均保持不变，L以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，并将编码平面靶标灰度图像P₁经过此处理得到的图像记为无复杂背景靶标灰度图像P₁′，如图5所示；

步骤5、对无复杂背景靶标灰度图像P₁′进行二值化处理，并将无复杂背景靶标灰度图像P₁′经过二值化处理得到的图像记为无复杂背景靶标二值化图像P₂，使得在无复杂背景靶标二值化图像P₂中平行四边形编码单元的背景颜色变为黑色，平行四边形非编码单元背景颜色、定位图案、定向图案的颜色均变为白色，编码标志图案的颜色根据编码规则可以为白色也可以为黑色，如图6所示；

步骤6、根据在编码平面靶标灰度图像P₁中提取的最大标定角点数多边形L内部包含4行×8列个标定角点。本实施例中，m、n均为偶数，则多边形L内部包含的平行四边形编码单元预估个数μ′可由公式(2)计算得出：μ′＝[(m-1)(n-1)+1]/2＝11，则多边形L内实际包含的平行四边形编码单元个数μ≤11；

设置平行四边形编码单元个数判断阀值L′＝0.2；在无复杂背景靶标二值化图像P₂上作黑色连通域腐蚀处理，使得无复杂背景靶标二值化图像P₂中所有平行四边形编码单元对角处断开，并将无复杂背景靶标二值化图像P₂经过此处理得到的图像记为靶标二值化腐蚀图像P′₂；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂上寻找11个最大的黑色连通域，并计算前10个最大黑色连通域包含像素点的平均值χ′，本实施例中可以计算得出χ′＝＝168；

将多边形L内11个最大黑色连通域中最小的黑色连通域记为末端黑色连通域，并计算末端黑色连通域包含的像素点数χ_m，本实施例中χ_m＝＝164，根据公式(3)得到L″＝＝0.024，满足L″＜L′，则将11复制给μ，μ＝11，并执行步骤8；

步骤8、寻找在靶标二值化腐蚀图像P′₂中的11个最大黑色连通域并分别记为方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω₁₁；取整数变量i，并赋予其初始值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂上，计算上述步骤中方格连通域Ω_i质心的像素坐标(x_i,y_i)_i，将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤直到i＞11，由此得到靶标二值化腐蚀图像P′₂上的方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω₁₁的质心像素坐标(1154,696)₁、…、(x₁₁,y₁₁)₁₁并将(1154,696)₁、…、(x₁₁,y₁₁)₁₁依次作为平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中的第1个元素、第2个元素、…、第11个元素；

步骤9、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算距离方格连通域Ω_i的质心像素坐标(x_i,y_i)_i最近的黑色连通域，并分别记为靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′_i；将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞11时结束；最后将分别得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′₁₁；

步骤10、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算上述靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′_i的质心像素坐标o″_d,i(x″_d,i,y″_d,i)，将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞11时结束；由此分别得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′₁₁的质心像素坐标o″_d,1(1211,715)、…、o″_d,11(x″_d,11,y″_d,11)依次作为圆环质心像素坐标集合B中的第1个元素、第2个元素、…、第11个元素；

步骤11、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，将除方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω₁₁以及圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′₁₁以外的黑色连通域的灰度值均赋值为255，并将靶标二值化腐蚀图像P′₂经过此处理得到的图像记为解码二值化图像P₃；

步骤12、取整数变量ζ，并赋予初始值ζ＝1；

步骤13、本步骤中，得到第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁的具体步骤为：

步骤13.1、对解码二值化图像P₃进行复制备份，将复制得到的图像记为第1个备份二值化图像P_1,4；

步骤13.2、在第1个备份二值化图像P_1,4上，取平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中第1个质心坐标值(1154,696)₁，在标定角点集合Q中寻找距离质心坐标值(1154,696)₁最近的4个标定角点的像素坐标值，并在第1个备份二值化图像P_1,4上将这4个标定角点的像素坐标值对应的4个像素点分别记为C₁″_,1(1333,546.2)、C₁″_,2(1333,790.8)、C₁″_,3(1088,790.8)、C₁″_,4(1087,546.2)；并将该4个像素点作为第1个标定角点四边形S₁的4个顶点，并将4个顶点相连形成第1个标定角点四边形S₁；

步骤13.3、在步骤10中的圆环质心像素坐标B中，找出与平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中的第1个质心像素坐标值(1154,696)₁相对应的第1个圆环质心像素坐标(1211,715)；

步骤13.4、在第1个备份二值化图像P_1,4中，寻找距离上述圆环质心坐标值(1211,715)最近的白色连通域，并将此白色连通域的灰度值赋值为0；

步骤13.5、在第1个备份二值化图像P_1,4上，将第1个标定角点四边形S₁以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，第1个标定角点四边形S₁内部的所有像素点的灰度值保持不变，并将所得到的图像记为第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁，如图7；

步骤14、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找得到第1个平行四边形编码单元的标定角点，并确定对应标定角点所属的编码区域，具体步骤为：

步骤14.1、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁中，寻找最大黑色连通域并记为第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁中的最大黑色连通域Ω_1,E；提取第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁中的最大黑色连通域Ω_1,E的所有内、外轮廓，并记为质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的轮廓集合D₁；

步骤14.2、在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的轮廓集合D₁中，统计每个轮廓中包含的像素点数，其中包含像素点数第二多的轮廓即为第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁中质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中定位圆的轮廓G₁，计算此定位圆轮廓G₁的质心像素坐标并记为第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中的定位圆质心像素坐标o′_l,1(1211,621)；

步骤14.3、在上述步骤中质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的轮廓集合D₁中，除去包含像素点数最多的2个轮廓，剩余其他κ₁(其中κ₁＝0,1,2,3...)个轮廓，本实施例中κ₁＝＝2，则这2个轮廓即为第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上质心坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中的编码标志圆轮廓，分别记为编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

步骤14.4、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

步骤14.5、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，计算编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞2结束；可得到对应编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

步骤14.6、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，将像素坐标值为(1211,715)的像素点记为质心坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上的定向圆环质心o′_d,1(1211,715)；并且在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，将像素坐标值分别为(1333,546.2)、(1333,790.8)、(1088,790.8)、(1087,546.2)的4个像素点记为C′_1,1(1333,546.2)、C′_1,2(1333,790.8)、C′_1,3(1088,790.8)、C′_1,4(1087,546.2)；

步骤14.7、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，取C_1,1(x_1,1,y_1,1)、C_1,2(x_1,2,y_1,2)、C_1,3(x_1,3,y_1,3)、C_1,4(x_1,4,y_1,4)分别表示质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第1编码区域、第3编码区域、第4编码区域和第6编码区域的标定角点的像素坐标；质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中的方向向量

可由公式(4)得出：

同时记通过定位圆质心o′_l,1和定向圆环质心o′_d,1的直线为l_1,3；

步骤14.8、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，将4个像素点C′_1,1(1333,546.2)、C′_1,2(1333,790.8)、C′_1,3(1088,790.8)、C′_1,4(1087,546.2)中距离定位圆质心像素坐标o′_l,1(1211,621)最近的2个像素点分别记为C_1,1min(x_1,1min,y_1,1min)和C_1,2min(x_1,2min,y_1,2min)；在本实施例中，C_1,1min(x_1,1min,y_1,1min)即为C′_1,1(1333,546.2)，C_1,2min(x_1,2min,y_1,2min)即为C′_1,4(1087,546.2)，通过公式(5)和(6)计算出在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中的第1判断向量

和第2判断向量

分别为：

通过式(7)和式(8)计算出区域划分正弦值1sinα₁和区域划分正弦值2sinβ₁分别为：

由于sinα₁＜0,sinβ₁＞0，则C_1,1min(1333,546.2)为质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点，把C_1,1min(1333,546.2)的像素坐标值赋值给C_1,1(x_1,1,y_1,1)；C_1,2min(1088,546.2)为质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第6编码区域域的标定角点，把C_1,2min(1088,546.2)的像素坐标值赋值给C_1,4(x_1,4,y_1,4)；

步骤14.9、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，通过上述步骤已找到质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第1编码区域和第6编码区域的标定角点C_1,1(1333,546.2)和C_1,4(1088,546.2)；将4个像素点C′_1,1(1333,546.2)、C′_1,2(1333,790.8)、C′_1,3(1088,790.8)、C′_1,4(1087,546.2)中余下的2个像素点(本实施例中即为C′_1,2(1333,790.8)和C′_1,3(1088,790.8))的像素坐标分别赋值给质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的第1临时坐标值记为C′_1,5(1333,790.8)，以及第2临时坐标值记为C′_1,6(1088,790.8)；根据式(9)和(10)求出在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中的第3判断向量

和第4判断向量

分别为：

步骤14.10、根据计算出的第3判断向量

和第4判断向量

通过式(11)和式(12)可得出区域划分正弦值3 sinω₁和区域划分正弦值4 sinξ₁分别为：

由于sinω₁＝＝0,sinξ₁≠0，则C′_1,5(1333,790.8)即为质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第3编码区域的标定角点，把C′_1,5(1333,790.8)的坐标值赋值给C_1,2(x_1,2,y_1,2)；C′_1,6(1088,790.8)为质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第4编码区域的标定角点，把C′_1,6(1088,790.8)的坐标值赋值给C_1,3(x_1,3,y_1,3)；

至此在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，找到了质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点C_1,1(1333,546.2)、第3编码区域的标定角点C_1,2(1333,790.8)、第4编码区域的标定角点C_1,3(1088,790.8)和第6编码区域的标定角点C_1,4(1088,546.2)；

步骤15、根据获得的质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中所有编码标志圆的编码值，求出与第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁中质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元相对应的实际空间中放置的编码平面靶标上的平行四边形编码单元的编码号W₁，具体步骤为：

步骤15.1、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，根据得出的在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点C_1,1(1333,546.2)，第6编码区域的标定角点C_1,4(1088,546.2)，由公式(13)得出质心坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中的第5判断向量

为：

同时记向量

所在的直线为l_1,3；

在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，以质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的定位圆质心o′_l,1(1211,621)为起点做与第5判断向量

平行且同向的单位向量，记为

并记单位向量

所在的直线为l_1,1以质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的定向圆环质心o′_d,1(1211,715)为起点做与第5判断向量

平行且同向的单位向量，记为

并记单位向量所在的直线为l_1,2；将整数变量i重新赋值i＝1；

步骤15.2、定义6个浮点型二维数组Cr₁ ¹[2][2]、Cr₁ ²[2][2]、Cr₁ ³[2][2]、Cr₁ ⁴[2][2]、Cr₁ ⁵[2][2]、Cr₁ ⁶[2][2]用于存放质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中分别位于第1编码区域、第2编码区域、第3编码区域、第4编码区域、第5编码区域和第6编码区域的编码标志圆轮廓质心在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上的像素坐标，初始化这6个二维数组中的所有元素，且均赋值为-1；另外取6个整数变量

并将其初始化，

将整数变量i重新赋值i＝1；

步骤15.3、在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上，计算质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

和

分别与定位圆质心o′_l,1、定向环质心o′_d,1所形成的第1组第1个象限向量

和第1组第2个象限向量

以及第2组第1个象限向量

和第2组第2个象限向量

根据计算得出的第1组第1个象限向量

和第1组第2个象限向量

第2组第1个象限向量

和第2组第2个象限向量

单位向量

与

以及方向向量

通过式(16)、式(17)、式(18)、式(19)分别计算

以及

结果如下：

在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中，编码标志圆所属编码区域的判断结果如下：

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的第1编码区域内；令

编码标志圆轮廓

落在质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的第2编码区域内；令

步骤15.4、定义

代表质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中第λ编码区域(其中λ＝1,2,3,4,5,6)中第w位编码标志圆(其中w＝1,2)的编码值，

取0或1；取整数变量i，给i重新赋予初值i＝1；

步骤15.5、本实施例中，根据本步骤可得：

且

满足

则

且

满足

则

步骤15.6、本实施例中，由本步骤可得：

则

则

步骤15.7、在具体实施例中，本步骤可得：

则

则

步骤15.8、通过上述步骤得出的质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中所有编码标志圆的编码值，由公式(23)可求出与第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁中质心像素坐标为值(1154,696)₁的平行四边形编码单元相对应的实际空间中放置的编码平面靶标上的平行四边形编码单元的编码号W₁为：W₁＝V₁ ^T·U＝10；其中，列向量U＝(2⁰,2¹,2²,...2¹¹)^T，列向量V₁＝(0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0)^T；

步骤16、记在第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元中属于第σ编码区域(其中σ＝1,3,4,6)的标定角点的非唯一编码序号为L₁₀ ^σ，其中下脚标10为标定角点L₁₀ ^σ所属平行四边形编码单元的编码号，上角标σ的取值代表了标定角点L₁₀ ^σ所属的第σ编码区域；即得到了质心像素坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上4个标定角点C_1,1(1333,546.2)、C_1,2(1333,790.8)、C_1,3(1088,790.8)、C_1,4(1088,546.2)的非唯一编码序号分别为

(其中σ_1,1＝1,σ_1,2＝3,σ_1,3＝4,σ_1,4＝6)；

步骤17、在得到第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元的4个标定角点的非唯一编码序号的基础上，通过以下具体步骤计算该4个标定角点的唯一编码序号：

步骤17.1、取Δ′_1,1_σ′_1,1、Δ′_1,2_σ′_1,2、Δ′_1,3_σ′_1,3、Δ′_1,4_σ′_1,4分别用于存放质心坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上4个标定角点C_1,1(1333,546.2)、C_1,2(1333,790.8)、C_1,3(1088,790.8)、C_1,4(1088,546.2)的唯一编码序号，其中Δ′_1,1、Δ′_1,2、Δ′_1,3、Δ′_1,4、σ′_1,1、σ′_1,2、σ′_1,3、σ′_1,4均为正整数；

步骤17.2、取整数变量i并重新赋值i＝1；

步骤17.3、本实施例中N＝＝12为偶数，则取整数参数Δ并赋值Δ＝N/2＝6，根据标定角点C_1,i(x_1,i,y_1,i)的非唯一编码序号

可将本步骤分为如下情况：

情况1、若σ_1,i＝＝1或σ_1,i＝＝6，将10赋值给Δ′_1,i，将σ_1,i的值赋值给σ′_1,i，则标定角点C_1,i(x_1,i,y_1,i)的唯一编码序号为10_σ′_1,i；

情况2、若σ_1,i＝＝3，将4赋值给Δ′_1,i，将6赋值给σ′_1,i，则标定角点C_1,i(x_1,i,y_1,i)的唯一编码序号为4_6；

情况3、若σ_1,i＝＝4，将3赋值给Δ′_1,i，将1赋值给σ′_1,i，则标定角点C_1,i(x_1,i,y_1,i)的唯一编码序号为3_1；

判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i，返回步骤17.3顺序执行；否则执行步骤18；

至此获得了第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上质心像素坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上4个标定角点的像素坐标与其唯一编码序号的一一对应关系，即：

标定角点C_1,1(1333,546.2)对应的唯一编码序号为10_1；

标定角点C_1,2(1333,790.8)对应的唯一编码序号为4_6；

标定角点C_1,3(1088,790.8)对应的唯一编码序号为3_1；

标定角点C_1,4(1088,546.2)对应的唯一编码序号为10_6；

步骤18、建立靶标坐标系O_t-X_tY_tZ_t；具体过程如下：

步骤18.1、记第1行第1个平行四边形编码单元的4个顶点中是标定角点的个数为Φ_p，则可根据Φ_p数值的大小分为以下两种情况：

情况1、当Φ_p＝＝1时，记第1行第1个平行四边形编码单元

中的标定角点为原点标定角点α′₁，此时选取原点标定角点α′₁作为靶标坐标系的原点O_t，以辅助向量

的方向作为靶标坐标系X_t轴的方向；

情况2、当Φ_p＝＝2时，分别记第1行第1个平行四边形编码单元

中的两个标定角点为ε′₃和ε″₃，根据标定角点ε′₃和ε″₃的位置关系又可分为以下情况：

(1)当向量

的方向与辅助向量

的方向相同时，此时选取标定角点ε′₃作为靶标坐标系的原点O_t，以辅助向量

的方向作为靶标坐标系的X_t轴的方向；

(2)当向量

的方向与辅助向量

的方向不同时，此时选取标定角点ε″₃作为靶标坐标系的原点O_t，以辅助向量

的方向作为靶标坐标系的X_t轴的方向；

步骤18.2、以正向向量

的方向作为靶标坐标系的Z_t轴的方向，靶标坐标系的X_t轴、Z_t轴与Y_t轴满足右手准则，以此建立靶标坐标系O_t-X_tY_tZ_t；

步骤19、在已知质心像素坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上4个标定角点C_1,1(1333,546.2)、C_1,2(1333,790.8)、C_1,3(1088,790.8)、C_1,4(1088,546.2)的唯一编码序号10_1、4_6、3_1、10_6以及位于空间中的编码平面靶标的基本信息的条件下，利用编码平面靶标上标定角点的靶标坐标计算方法，获得第10_1号标定角点、第4_6号标定角点、第3_1号标定角点和第10_6号标定角点的靶标坐标值；

本步骤可计算得出：

唯一编码序号为10_1的标定角点的像素坐标C_1,1(1333,546.2)所对应的靶标坐标为(X_1,1,Y_1,1,0)＝(168,24,0)；

唯一编码序号为4_6的标定角点的像素坐标C_1,2(1333,790.8)所对应的靶标坐标为(X_1,2,Y_1,2,0)＝(168,0,0)；

唯一编码序号为3_1的标定角点的像素坐标C_1,3(1088,790.8)所对应的靶标坐标为(X_1,3,Y_1,3,0)＝(144,0,0)；

唯一编码序号为10_6的标定角点的像素坐标C_1,4(1088,546.2)所对应的靶标坐标为(X_1,4,Y_1,4,0)＝(144,24,0)；

步骤20、将ζ+1赋值给ζ，循环执行步骤13至步骤19，直到满足ζ＞11时，结束此循环，获得11个平行四边形编码单元上所有标定角点的靶标坐标值。

由此，根据上述所有步骤，可以得出与编码平面靶标灰度图像P₁中最大标定角点数多边形L内的所有标定角点的像素坐标相对应的靶标坐标，即找到了所选取标定角点的像素坐标与靶标坐标之间一一对应的关系，同时也找到了所选取标定角点的唯一编码序号，进而完成编码平面靶标的解码。

在本实施例中，利用编码平面靶标上标定角点的靶标坐标计算方法，获得第1个无复杂背景的单元二值化图像E₁上质心像素坐标值为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上4个标定角点的像素坐标所对应的靶标坐标的步骤如下：

步骤1、取整数变量i并重新赋值i＝1；

步骤2、本实施例中N＝＝12为偶数，则执行步骤2.1；

步骤2.1、本步骤分为如下情况：

情况1、若Δ′_1,i_σ′_1,i中的σ′_1,i＝＝1；则编码号为Δ′_1,i_σ′_1,i的标定角点对应的靶标坐标为：(24·ρ₁₀,24·δ₁₀,0)；

情况2、若Δ′_1,i_σ′_1,i中的σ′_1,i＝＝6；则编码号为Δ′_1,i_σ′_1,i的标定角点对应的靶标坐标为：(24·(ρ₁₀-1),24·δ₁₀,0)；

在本步骤中，δ₁₀＝2Δ′_1,i/13(结果只保留整数位)；

当δ₁₀为奇数时，ρ₁₀＝{Δ′_1,i-[12·δ₁₀/2+(δ₁₀+1)/2]}·2+1；

当δ₁₀为偶数时，ρ₁₀＝[Δ′_1,i-13·δ₁₀/2]·2；

步骤3、判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i并返回步骤2顺序执行；若i≥4，则获得了第10_1号标定角点、第4_6号标定角点、第3_1号标定角点和第10_6号标定角点的靶标坐标，并分别记作(X_1,1,Y_1,1,0)、(X_1,2,Y_1,2,0)、(X_1,3,Y_1,3,0)、(X_1,4,Y_1,4,0)；

在本实施例中：

由此获得了质心像素坐标为(1154,696)₁的平行四边形编码单元上4个标定角点的像素坐标值所对应的靶标坐标值。

此外，本发明提供的基于编码平面靶标的解码方法，需要编制相应的计算机程序，并在计算机上执行程序以实现相应的运算处理及逻辑控制功能，因而本发明也提供一种计算机可读存储介质，包括与具有图像处理功能的电子设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以所述的解码方法。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：包括以下主要步骤：

步骤1.1、输入放置在空间中的编码平面靶标的基本信息，即位于空间中的编码平面靶标包含M行×N列个标定角点，编码平面靶标的初始平行四边形编码单元编码号为z_v，编码平面靶标上第1行第1个平行四边形编码单元的4个顶点中作为标定角点的个数Φ_p；

步骤1.2、通过摄像机拍摄位于空间的编码平面靶标，由此得到编码平面靶标的图像；

步骤2、对编码靶标图像进行8位灰度处理，并将得到的图像记为编码平面靶标灰度图像P₁；

步骤3、建立标定角点的像素坐标系，并在编码平面靶标灰度图像P₁中，利用棋盘格角点提取算法提取编码平面靶标灰度图像P₁中所包含标定角点个数最多的m行×n列个标定角点的亚像素坐标集合并记为标定角点亚像素坐标集合Q,并将所述m行×n列个标定角点亚像素坐标集合中最***角点所围成的多边形记为最大标定角点数多边形L；

步骤4、在所述编码平面靶标灰度图像P₁中，利用数字图像处理的方法令最大标定角点数多边形L内部的所有像素点的灰度值均保持不变，L以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，并将编码平面靶标灰度图像P₁经过此处理得到的图像记为无复杂背景靶标灰度图像P′₁；

步骤5、对无复杂背景靶标灰度图像P′₁进行二值化处理，并将无复杂背景靶标灰度图像P′₁经过二值化处理得到的图像记为无复杂背景靶标二值化图像P₂；

步骤6、根据在编码平面靶标灰度图像P₁中提取的最大标定角点数多边形L内部包含m行×n列个标定角点数目,确定最大标定角点数多边形L内部包含的平行四边形编码单元个数μ，其中m、n和μ均为整数；

步骤7、在无复杂背景靶标二值化图像P₂上，作黑色连通域腐蚀处理，使得无复杂背景靶标二值化图像P₂中所有平行四边形编码单元对角处断开，并将无复杂背景靶标二值化图像P₂经过此处理得到的图像记为靶标二值化腐蚀图像P′₂；

步骤8、寻找在靶标二值化腐蚀图像P′₂中的μ个最大黑色连通域并分别记为方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ，计算得到靶标二值化腐蚀图像P′₂上的方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ质心像素坐标(x₁,y₁)₁、(x₂,y₂)₂、…、(x_μ,y_μ)_μ，并将(x₁,y₁)₁、(x₂,y₂)₂、…、(x_μ,y_μ)_μ依次作为平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中的第1个元素、第2个元素、…、第μ个元素；

步骤9、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ；

步骤10、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，计算得到靶标二值化腐蚀图像P′₂中的圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ的质心像素坐标o″_d,1(x″_d,1,y″_d,1)、o″_d,2(x″_d,2,y″_d,2)、…、o″_d,μ(x″_d,μ,y″_d,μ)，并将o″_d,1(x″_d,1,y″_d,1)、o″_d,2(x″_d,2,y″_d,2)、…、o″_d,μ(x″_d,μ,y″_d,μ)依次作为圆环质心像素坐标集合B中的第1个元素、第2个元素、…、第μ个元素；

步骤11、在靶标二值化腐蚀图像P′₂中，将除方格连通域Ω₁、方格连通域Ω₂、…、方格连通域Ω_μ以及圆环中心连通域Ω′₁、圆环中心连通域Ω′₂、…、圆环中心连通域Ω′_μ以外的黑色连通域的灰度值均赋值为255，并将靶标二值化腐蚀图像P′₂经过此处理得到的图像记为解码二值化图像P₃；

步骤12、取整数变量ζ，并赋予初始值ζ＝1；

步骤13、去除第ζ个平行四边形编码单元以外的复杂背景，得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ；

步骤14、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找得到第ζ个平行四边形编码单元的标定角点，并确定对应标定角点所属的编码区域；

步骤15、根据获得的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中所有编码标志圆的编码值，求出与第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元相对应的实际空间中放置的编码平面靶标上的平行四边形编码单元的编码号W_ζ；

步骤16、获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的非唯一编码序号；

步骤17、计算得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的唯一编码序号；

步骤18、建立靶标坐标系O_t-X_tY_tZ_t；

步骤19、利用编码平面靶标上标定角点的靶标坐标计算方法，获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的靶标坐标值；即获得了质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的亚像素坐标、唯一编码号和靶标坐标的匹配关系：

唯一编码序号为Δ′_ζ,1_σ′_ζ,1的标定角点的像素坐标C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)所对应的靶标坐标为(X_ζ,1,Y_ζ,1,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,2_σ′_ζ,2的标定角点的像素坐标C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)所对应的靶标坐标为(X_ζ,2,Y_ζ,2,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,3_σ′_ζ,3的标定角点的像素坐标C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)所对应的靶标坐标为(X_ζ,3,Y_ζ,3,0)；

唯一编码序号为Δ′_ζ,4_σ′_ζ,4的标定角点的像素坐标C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)所对应的靶标坐标为(X_ζ,4,Y_ζ,4,0)；

步骤20、将ζ+1赋予ζ，循环执行步骤13至步骤19，获得μ个平行四边形编码单元上所有标定角点的靶标坐标值。

2.根据权利要求1所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：步骤13中，得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ的具体步骤为：

步骤13.1、对解码二值化图像P₃进行复制备份，将复制得到的图像记为第ζ个备份二值化图像P_ζ,4；

步骤13.2、在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4上，取平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中第ζ个质心像素坐标值(x_ζ,y_ζ)_ζ，在标定角点集合Q中寻找距离质心像素坐标值(x_ζ,y_ζ)_ζ最近的4个标定角点的像素坐标值，并将这4个标定角点的像素坐标值在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4上对应的4个像素点分别记为C″_ζ,1(x″_ζ,1,y″_ζ,1)、C″_ζ,2(x″_ζ,2,y″_ζ,2)、C″_ζ,3(x″_ζ,3,y″_ζ,3)、C″_ζ,4(x″_ζ,4,y″_ζ,4)；并将该4个像素点作为第ζ个标定角点四边形S_ζ的4个顶点，并将4个顶点相连形成第ζ个标定角点四边形S_ζ；

步骤13.3、在圆环质心像素坐标集合B中，找出与平行四边形编码单元质心像素坐标集合A中第ζ个质心像素坐标值(x_ζ,y_ζ)_ζ相对应的第ζ个圆环质心像素坐标值(x″_d,ζ,y″_d,ζ)；

步骤13.4、在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4中，寻找距离上述圆环质心像素坐标值(x″_d,ζ,y″_d,ζ)最近的白色连通域，并将此白色连通域的灰度值赋值为0；

步骤13.5、在第ζ个备份二值化图像P_ζ,4上，将第ζ个标定角点四边形S_ζ以外的所有像素点的灰度值均赋值为255，第ζ个标定角点四边形S_ζ内部的所有像素点的灰度值保持不变。

3.根据权利要求1所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：步骤14中，在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找得到第ζ个平行四边形编码单元的标定角点，并确定对应标定角点所属的编码区域的具体方法为：

步骤14.1、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，寻找最大黑色连通域并记为第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中的最大黑色连通域Ω_ζ,E；提取第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中的最大黑色连通域Ω_ζ,E的所有内、外轮廓，并记为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的轮廓集合D_ζ；

步骤14.2、在质心像素坐标为值(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的轮廓集合D_ζ中，统计每个轮廓中包含的像素点数，其中包含像素点数第二多的轮廓即为在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中定位圆的轮廓G_ζ，计算此定位圆轮廓G_ζ的质心像素坐标并记为在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中定位圆质心像素坐标o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)；

步骤14.3、在质心坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的轮廓集合D_ζ中，除去包含像素点数最多的2个轮廓，剩余其他κ_ζ个轮廓即为在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中编码标志圆的轮廓，并分别记为编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

…、编码标志圆轮廓

其中κ_ζ＝0,1,2,3...；

步骤14.4、给整数变量i重新赋予初值i＝1；

步骤14.5、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中，计算编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

将i+1重新赋值给i后继续执行此步骤，直到i＞κ_ζ结束，得到质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的编码标志圆轮廓

编码标志圆轮廓

…、编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

步骤14.6、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，将像素坐标值为(x″_d,ζ,y″_d,ζ)的像素点记为质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上的定向圆环质心o′_d,ζ(x′_d,ζ,y′_d,ζ)；并且在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，将像素坐标值分别为(x″_ζ,1,y″_ζ,1)、(x″_ζ,2,y″_ζ,2)、(x″_ζ,3,y″_ζ,3)、(x″_ζ,4,y″_ζ,4)的4个像素点记为C′_ζ,1(x′_ζ,1,y′_ζ,1)、C′_ζ,2(x′_ζ,2,y′_ζ,2)、C′_ζ,3(x′_ζ,3,y′_ζ,3)、C′_ζ,4(x′_ζ,4,y′_ζ,4)；

步骤14.7、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，取C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)分别表示在质心坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域、第3编码区域、第4编码区域和第6编码区域的标定角点的像素坐标；定位圆质心像素坐标o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)和定向圆环质心o′_d,ζ(x′_d,ζ,y′_d,ζ)计算出质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的方向向量

步骤14.8、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，将4个像素点C′_ζ,1(x′_ζ,1,y′_ζ,1)、C′_ζ,2(x′_ζ,2,y′_ζ,2)、C′_ζ,3(x′_ζ,3,y′_ζ,3)、C′_ζ,4(x′_ζ,4,y′_ζ,4)中距离定位圆质心o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)最近的2个像素点分别记为C_ζ,1min(x_ζ,1min,y_ζ,1min)和C_ζ,2min(x_ζ,2min,y_ζ,2min)；分别计算出在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的第1判断向量

和第2判断向量

以及区域划分正弦值1sinα_ζ和区域划分正弦值2sinβ_ζ；根据sinα_ζ和sinβ_ζ的取值情况确定心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域和第6编码区域的标定角点；

步骤14.9、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，通过已找到质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域和第6编码区域的标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)和C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)，将4个像素点C′_ζ,1(x′_ζ,1,y′_ζ,1)、C′_ζ,2(x′_ζ,2,y′_ζ,2)、C′_ζ,3(x′_ζ,3,y′_ζ,3)、C′_ζ,4(x′_ζ,4,y′_ζ,4)中余下的2个像素点的像素坐标分别赋值给质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的第1临时坐标值，记为C′_ζ,5(x′_ζ,5,y′_ζ,5)，以及第2临时坐标值，记为C′_ζ,6(x′_ζ,6,y′_ζ,6)；根据算出出在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的第3判断向量

和第4判断向量

步骤14.10、根据第3判断向量

和第4判断向量

得出区域划分正弦值3sinω_ζ和区域划分正弦值4sinξ_ζ；根据sinω_ζ和sinξ_ζ的取值情况，确定像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第3编码区域和第4编码区域的标定角点。

4.根据权利要求1所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：在步骤15中，确定质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的编号W_ζ的具体方法为：

步骤15.1、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，根据质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中第1编码区域的标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)，第6编码区域的标定角点C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)，得出质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中的第5判断向量

以质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的定位圆质心o′_l,ζ(x′_l,ζ,y′_l,ζ)为起点作与第5判断向量

平行且同向的单位向量

以质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的定向圆环质心o′_d,ζ(x′_d,ζ,y′_d,ζ)为起点作与第5判断向量

平行且同向的单位向量

将整数变量i重新赋值i＝1；

步骤15.2、定义6个浮点型二维数组

用于存放质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中分别位于第1编码区域、第2编码区域、第3编码区域、第4编码区域、第5编码区域和第6编码区域的编码标志圆轮廓质心在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上的像素坐标，初始化这6个二维数组中的所有元素，且均赋值为-1；另外取6个整数变量

并将其初始化，

步骤15.3、在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上，计算质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中编码标志圆轮廓

的质心像素坐标

分别与定位圆中心o′_l,ζ和定向环中心o′_d,ζ所形成的第i组第1个象限向量

和第i组第2个象限向量

根据

和

单位向量

与

以及方向向量

分别计算

并根据

的数值情况分别判断在质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中，编码标志圆所属编码区域；

步骤15.4、根据算

的数值，确定质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中，所有编码标志圆的编码值；

步骤15.5、计算质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元的编号W_ζ。

5.根据权利要求1所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：步骤16中，获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的非唯一编码序号的方法如下：

记在第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ上质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元中属于第σ编码区域(其中σ＝1,3,4,6)的标定角点的非唯一编码序号为

其中下脚标W_ζ为标定角点

所属平行四边形编码单元的编码号，上角标σ的取值代表了标定角点

所属的第σ编码区域；即得到了质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的非唯一编码序号分别为

(其中σ_ζ,1＝1,σ_ζ,2＝3,σ_ζ,3＝4,σ_ζ,4＝6)。

6.根据权利要求1所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：步骤17中，计算得到第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的唯一编码序号的具体步骤如下：

步骤17.1、取Δ′_ζ,1_σ′_ζ,1、Δ′_ζ,2_σ′_ζ,2、Δ′_ζ,3_σ′_ζ,3、Δ′_ζ,4_σ′_ζ,4分别用于存放质心像素坐标值为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点C_ζ,1(x_ζ,1,y_ζ,1)、C_ζ,2(x_ζ,2,y_ζ,2)、C_ζ,3(x_ζ,3,y_ζ,3)、C_ζ,4(x_ζ,4,y_ζ,4)的唯一编码序号，其中Δ′_ζ,1、Δ′_ζ,2、Δ′_ζ,3、Δ′_ζ,4、σ′_ζ,1、σ′_ζ,2、σ′_ζ,3、σ′_ζ,4均为正整数；

步骤17.2、取整数变量i并重新赋值i＝1；

步骤17.3、根据N的奇偶性进行判断，若N为偶数则执行步骤17.4；若N为奇数执行步骤17.5；

步骤17.4、取整数参数Δ并赋值Δ＝N/2，根据标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的非唯一编码序号

可将本步骤17.4分为如下情况：

情况1、若σ_ζ,i＝＝1或σ_ζ,i＝＝6，将W_ζ的值赋值给Δ′_ζ,i，将σ_ζ,i的值赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；

情况2、若σ_ζ,i＝＝3，将(W_ζ-Δ)的值赋值给Δ′_ζ,i，将6赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_6；

情况3、若σ_ζ,i＝＝4，将(W_ζ-Δ-1)的值赋值给Δ′_ζ,i，将1赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_1；

判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i，返回步骤17.4顺序执行；否则结束标定角点唯一编码序号计算；

步骤17.5、取整数参数Δ并赋值Δ＝(N+1)/2，根据标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的非唯一编码序号

可将本步骤17.5分为如下情况：

情况1、若σ_ζ,i＝＝1或σ_ζ,i＝＝6，将W_ζ的值赋值给Δ′_ζ,i，将σ_ζ,i的值赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；

情况2、若σ_ζ,i＝＝3，又分为如下两种情况：

(1)当Φ_p＝＝1时，将(W_ζ-Δ′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将6赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；其中

Δ″＝2(W_ζ-z_v)/(N+1)+1(只保留整数)；

(2)当Φ_p＝＝2时，将(W_ζ-Δ″′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将6赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i；其中

Δ″＝2(W_ζ-z_v+1)/(N+1)+1(只保留整数)；

情况3、若σ_ζ,i＝＝4，又分为如下两种情况：

(1)当Φ_p＝＝1时，将(W_ζ-Δ′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将1赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i，其中

Δ″＝2(W_ζ-z_v)/(N+1)+1(只保留整数)；

(2)当Φ_p＝＝2时，将(W_ζ-Δ″′)的值赋值给Δ′_ζ,i，将1赋值给σ′_ζ,i，则标定角点C_ζ,i(x_ζ,i,y_ζ,i)的唯一编码序号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i，其中

Δ″＝2(W_ζ-z_v+1)/(N+1)+1(只保留整数)；

判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i，返回步骤17.5顺序执行；否则结束标定角点唯一编码序号计算。

7.根据权利要求1所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标的解码方法，其特征在于：步骤19中，利用编码平面靶标上标定角点的靶标坐标计算方法，获得第ζ个无复杂背景的单元二值化图像E_ζ中质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的靶标坐标值的具体步骤如下：

步骤19.1、取整数变量i并重新赋值i＝1；

步骤19.2、判断N是否为偶数，若N为奇数，则执行步骤19.3；若N为偶数，则本步骤分为如下情况：

情况1、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝1；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

情况2、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝6；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

在本步骤19.2中，

(结果只保留整数位)；

当

为奇数时，

当

为偶数时，

本步骤执行结束后，直接执行步骤19.4；

步骤19.3、本步骤分为如下两种情况：

情况1、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝1；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

情况2、若Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i中的σ′_ζ,i＝＝6；则唯一编码号为Δ′_ζ,i_σ′_ζ,i的标定角点对应的靶标坐标为：

其中当

时取+，当

时取-；

在本步骤19.3中

(结果只保留整数位)；

当

为奇数时，

当

为偶数时，

步骤19.4、判断i是否小于4，若i＜4，则将i+1赋值给i并返回步骤19.2顺序执行；若i≥4，则结束质心像素坐标为(x_ζ,y_ζ)_ζ的平行四边形编码单元上4个标定角点的靶标坐标值的计算。

8.一种用于权利要求1所述解码方法进行摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：所述编码平面靶标，由平行四边形编码单元和平行四边形非编码单元交替组成的编码棋盘格构成，所述编码平面靶标以任意对角相连的平行四边形编码单元的交点作为编码平面靶标的标定角点，编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元的内部设置有编码图案，编码图案包括定位图案、定向图案和编码标志图案，其中编码标志图案又由多个编码单元图案组成；由定向图案和定位图案可实现编码平面靶标旋转方向的判断；编码标志图案则是用于给编码平面靶标中每一个标定角点进行编码。

9.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：所述编码平面靶标中每一个平行四边形编码单元内部的定位图案、定向图案和编码单元图案均不重叠且不连通。

10.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：所述编码平面靶标中所有平行四边形编码单元的背景颜色相同，编码平面靶标中所有平行四边形非编码单元的颜色均相同，编码平面靶标中所有平行四边形编码单元的背景颜色与所有平行四边形非编码单元的颜色具有明显的差异。

11.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：所述编码平面靶标中所有平行四边形编码单元包含的所有定位图案和定向图案的颜色均相同，且所有定位图案和定向图案的颜色与所有平行四边形编码单元的背景颜色具有明显差异。

12.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：编码平面靶标中所有平行四边形编码单元内所包含的所有编码单元图案的颜色与平行四边形编码单元背景颜色相同或者与定位图案颜色相同。

13.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：在编码平面靶标上的每一个平行四边形编码单元内均有，平行四边形编码单元中的定位图案的轮廓长度大于所有编码标志图案的轮廓长度，且定位图案的轮廓长度小于平行四边形编码单元的区域轮廓长度。

14.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，，其特征在于：所述编码平面靶标中，同一平行四边形编码单元上的定位图案、定向图案和编码标志图案均在所属平行四边形编码单元的内部，且同一平行四边形编码单元内的定位图案的质心和定向图案的质心均在所属平行四边形编码单元的质心附近。

15.根据权利要求8所述的一种用于摄像机标定的编码平面靶标，其特征在于：在编码平面靶标中，每个平行四边形编码单元的编码号和标定角点的编码号由编平行四边形编码单元内部所有的编码单元图案通过编码平面靶标解码方法解析出的位置和颜色信息确定。

16.一种计算机可读存储介质，包括与具有图像处理功能的电子设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以如权利要求1所述的解码方法。

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