基于编码技术的测量标志点研究

1、    基于编码技术的测量标志点研究    陈贝+刘鸿+李娟妮摘 要 在近景测量中，为了通过图像处理、数据处理的方法获取运动物体的轨迹与姿态，就需要在运动物体上增加标志点。在后期的图像处理和数据处理过程中需要对标志点先进行判读，而标志点一般都是人工识别，或人工辅助识别。不能完全智能化的原因是计算机对图像中的标志点不能完全区分。本文设计了一种基于编码点测量标志点，解决了以上的问题。关键词 编码技术；测量标志点；近景测量；识别：tp391 ：a ：1671-7597（2014）07-0038-021 研究背景在近景测量中，为了通过图像处理、数据处理的方法获取

2、运动物体的轨迹与姿态，就需要在运动物体上增加标志点。这些标志的数量通过要多于6个，并且不共面。在后期处理中，采用的方法是先将这些标志的像素值获取出来，再通过数据处理的方法，将像素点转变为可用的物体运动的轨迹与姿态。在传统的图像处理中，对标志点的识别，一般是人工单点判读、或在人工的干预下完成半自动的识别。因为在传统的运用中，图像中的标志点都采用的一样的，计算机不能完全将它们区分开来，所以只能进行人工的干预，这样就造成了自动化程度不高，增加了人工成本，降低了效率。2 传统的标志点模型图1 传统的标志点传统的标志点模型比较简单，图1中展示了两种的标志点的示意图，左图为四象限标，右图图原点标，它们都易

3、于制作、并容易喷涂到被测的物体上。但除了标志本身、它们不具备任何身份信息。3 编码标志点图2 编码标志点如图2所示，这是10位编码标志点一种示例。这种编码点有两个部分组成，一个中心圆，和一个外环，中心圆的圆心为标志点中心，圆心的识别通过图像识别判定圆，由于摄影成像的效果，通常是一个椭圆，再通过计算得出椭圆的圆心，这样判读精度通常可以达到亚像素级别。圆环的作用是赋予圆的身份信息，使用在满幅画面当中，一个标志点只有一个，在工程中1般将圆环分成12份（每份30度）和10份（每份36度）两种模式，这两种模式就是通常所使用的12位和10位编码编制点。现在以12位编码标志点为例进行进一步说明，上面提到12

4、位编码标志点在编码时就是将圆环分成12等份，每份30度，暂且将它命名为单位环段，圆环的内径和外径可以根据现场的拍摄条件进行设置，而每个单位环段可以在图像上用两种对比差大的颜色来标注，通常选用白色和黑色，这样每个单位环段就具有了两种状态，12个单位环段就有了4096（212）种状态，但在工程运用中，结合解码工作就不能编制这么多种状态了，因为在实际工作中在被测物体和测量辅助物体点在贴标识时不能完全够做到完全的在摄像机视场中处于正直状态，这将使得计算机无法判定哪一个单位环段是第一个，针对此情况，在编码点的设计过程中就需要将它考虑进去，因此必须牺牲一定的单位环段作为编码标志点的编码头，在这里通过实际运

5、用，决定采用5个单位环段作为编码标志点的编码头，7个单位环段作为编码标志点编码状态位，编码头是的设置方式有很多种，这里采用“11110”，即“黑黑黑黑白”来表示，在解码过程中，首先检测图像中的椭圆，当检测到椭圆后，变根据编码时设定环形的内径和外径检测环形，接着从环形的12点方向顺时针开始搜索，当搜索到“11110”时就认为是找到编码标志点的编码头了，接着就对剩下的7个环段进行搜索，将搜索到的7个单位环段进行解码就可以得到编码点的编码信息了，当然在7个单位环段中也有可能遇见“11110”，比如“00 11110”，“0111110”，这种情况在标志点贴歪的情况下会使计算机误判标志信息，稳妥的做法

6、就是将这类标志点从设计时就剔除，经过统计，这样的标志点共有12种，因此这种编码方式的最终为116（27-12）种，而在近景摄影测量116种编码标志点已经是足够使用了。4 编码点的生成为了能够实现计算机自动解码，便需要按照一定的规则来在生成编码点。首先是编码标志点的内圆的半径，为了使得计算机能过识别，并且能使圆心能过到达亚像素值，需要将将圆在图片中成像越大越好，而为了在整个图像中布设多个编码标志点，也需要将单个标志点在图片中占用的像素少，在这种情况下，需要选择一个合适内圆半径标志点，在通过大量实验中，决定选用在像机中内圆直径成像10像素的编码标志点，有了这一原则，在设计编码标志点的时候，就根据像

7、机的分辨率（满幅像素数）、像机到被测物体的距离以及所选用镜头的拍摄角来确定编码标志点的内圆直径，比如某像机的分辨率为1024*1024，像机距离被测物的距离为1米，镜头的拍摄角为60度，那么编码标志的合适的内圆直径为1*tg30°*（10/1024）即0.0056米。图3 编码生成器有了编码标志点的内圆直径，便可以设计外环的内径和外径了，外环的内径和外径需要考虑的有两点，第一点需要考虑的是解码的需要，解码需要圆环有一定的内外径差，拥有了一定的内外径差才能使得计算机自动识别圆环；第二点是编码点外环的设计也要考虑美观效果，把科学技术当成艺术作品也是一个不错的选择。通常可以将外环的内径和外径设置为中心圆半径的3倍、4倍，即3r、4r。经过不断的探索研究，已经将这种编码标志点的方便的用软件生成，软件界面见图3，并且可以根据运用环境的变化，可以设置编码头的标识、编码点的号码，内圆的直径，外环的内外径等重要参数。5 外场运用及效果基于编码技术的测量标志点目前已经成功应用到多个课题中，从目前来看，这种技术大大增加了摄影测量的自动化程度，应用前景广阔