FPAR卡设计与快速识别定位方法技术

本发明专利技术公开了一种FPAR卡的设计与快速识别方法，设计方法是所述FPAR卡上设有多组同心圆/同心多边形纹路，每一组同心圆/同心多边形称作一个定位点，多组同心圆/同心多边形组成识别纹样，所述多组同心圆/同心多边形排列后总的图形呈中心对称。快速识别定位方法包括下述步骤：S1、视频输入，将采集到的视频源文件先分解成帧序列；S2、RGB/YUV预处理；S3、二值化处理，采用模糊滤镜方法对图像进行二值分离；S4、采用填色法进行图像识别处理；S5、判定可能的定位点；S6、通过成像画面反推FPAR卡的法向量，以服务于后续的虚拟现实渲染；S7、确定整个FPAR卡在三维空间的位置；S8、渲染虚拟现实。本发明专利技术具备具有缩放优势、抖动优势、模糊图像识别优势、部分遮挡识别优势、旋转优势、以及鲁棒性强、可靠性强，同时具备静态准确度高、识别速度快的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理的研究领域，特别涉及一种FPAR卡设计与快速识别定位方法。
技术介绍
增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可以感知的信息。FPAR(Fast Positioning Augmented Reality)，FPAR是集快速定位与快速识别信息于一体的AR卡。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种FPAR卡设计与快速识别定位方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种FPAR卡的设计方法，所述FPAR卡上设有多组同心圆/同心多边形纹路，每一组同心圆/同心多边形称作一个定位点，多组同心圆/同心多边形组成识别纹样，所述多组同心圆/同心多边形排列后总的图形呈中心对称。作为优选的技术方案，所述FPAR卡上设有5组同心圆/同心多边形纹路，每组定位点的纹路形状相同，其中4组同心圆/同心多边形排列在矩形卡片的四角，第五组同心圆/同心多边形定在卡片的长边的中央位置或处在能够识别FPAR 卡的不对称位置上；每组组同心圆/同心多边形相邻两圈边缘的缩放比例是本专利技术还提供了一种FPAR卡的快速识别定位方法，包括下述步骤：S1、视频输入，将采集到的视频源文件先分解成帧序列；S2、RGB/YUV预处理，提取到的帧可能是是RGB或YUV格式，当提取到的为RGB格式时，快速识别方法是只取红色或者绿色通道，而将其余通道丢弃，当提取到的为YUV格式时，则只要Y通道，丢弃U、V通道；S3、二值化处理，对图像进行二值分离；S4、采用模糊滤镜方法进行图像识别处理；使用正倒序两重IIR滤波器，其中正向为P0＝p0,其它Pn＝w0*pn+w1*Pn-1+w2*Pn-2，相似地，逆向的形式为Qlen-1＝Plen-1，其余Qn＝w0*Pn+w1*Qn+1+w2*Qn+2，其中下标越界的部分使用钳位的方式处理，即取其最近邻合法下标，以这样的形式使用IIR滤波器对高斯模糊进行仿真；S5、判定可能的定位点，S6、获取FPAR卡的三维法向量，通过成像画面反推FPAR卡的法向量，以服务于后续的虚拟现实渲染；S7、通过比对和偏差修正，确定各个定位点的三维位置，从而确定整个FPAR卡在三维空间的位置；S8、渲染虚拟现实，虚拟地将一张平面图片贴在三维FPAR卡上，算出图片贴在FPAR卡上后，每个对应点的颜色应该显示在成像平面上的那个位置。作为优选的技术方案，所述步骤S3中，借助模糊滤镜来实现二值化处理，其具体为：将图像拷贝两个副本，记为副本1和副本2；若视频中有较明显噪点则副本1进行极其微量的高斯模糊，其中σ<＝3px；副本2进行半径较大的高斯模糊，半径是图像对角线的1/30到1/10；建立一个空白点阵图像，大小与前两副本一致，记为M，将对应位置副本1比副本2亮的地方设为1，否则设为0，则M为结果。作为优选的技术方案，所述步骤S4中，进行图像处理的具体方法为：S41、由模拟高斯模糊的IIR滤波器决定w0、w1、w2这三个浮点值，而P和p均为0-255之间的数值，其中P为浮点，p为整数；故将部分P和p与w的乘积结果进行预存储，做成一张表，以备查用；S42、采用一种近似的办法列出一张较小的预计算乘法表；近似计算公式是P*w≈P’*W＝W[P’]，p*w＝W’[p]，其中W和W’为数组存储 了预先计算的乘积结果，P’为单精度浮点数P截断16比特尾数后的结果。作为优选的技术方案，所述步骤S4中，采用整数加法来代替浮点加法运算，在IIR正序方向，由于计算中包含小数部分，故使用了整数计算来模拟定点小数计算，用16位短整型进行整数计算，其中整数和小数部分各占8位，p*ω*256＝（p＜＜8)*ω≈[p*ω*256]＝Ω′[p]；P*ω≈[p*ω]≈Ω[p′]，这时实际上正序的IIR的计算公式是Pn＝ω0*(pn<<8)+ω1*Pn-1+ω2*Pn-2，Pn为整数，计算结果是原公式的约256倍，计算时，可利用Ω表简化乘法运算，上式变成Pn＝Ω'[pn]+Ω[Pn-1]+Ω[Pn-2]；正序数值的放大问题可以先不处理，待倒序计算完成后直接使用右移8位即可修复，倒序与正序使用的表一致，只是计算公式略有差异，为Qn＝ω0*Pn+ω 1*Qn+1+ω2*Qn+2，此处的乘法同样可以通过查Ω表解决，表达式为Qn＝Ω[Pn]+Ω[Qn-1]+Ω[Qn-2]，则Rn＝Qn>>8为所求。作为优选的技术方案，步骤S5具体为：S5.1、检查M的每一个像素，如果当前像素是0或1，则用数值2，进行4连通或8连通填充，并统计本次填充的最大宽度和高度，还有填充的面积；S5.2、对填充区域进行限制；即若从(x,y)点开始填充，设定最大填充区域u，则左边界为x-u，右边界为x+u，上边界为y-u，下边界为y+u；这样可以限制总的填充面积不超过4u2，从而减轻内存负担；S5.3、选定可能的定位点位置，可限定当长宽比例在1:4到4:1之间均为合法，另外由于定位点的设计是分形图，所以无论是哪一层纹样，其填充率都是一致的，且填充率在0.436附近；只有符合上述要求的点才计入表格L；S5.4、排除误检点，对表格中的项进行比对分析，如果某些框是独立的，或者不和其它任何框同心，则可以认为是误检；将表格L中各组同心的选框进行 合并，记录其平均中心位置和分数存储至表H，其中分数需要考虑涉及到本组各个框的同心度，长宽比一致性，框重叠数和各选框填充率，越符合要求，分数越高，反之越低；S5.5、从定位点到FPAR卡纹样识别，采用排列组合的方法，枚举所有的定位点并代入计算公式，以测试何种对应方式最为合理。作为优选的技术方案，步骤S5.4中，对于定位点识别来说，为避免误检，一般要至少2层。作为优选的技术方案，步骤S5具体为：各定位点的判定具体为：(1)先判断凸多边形判断凸多边形方法如下：b.排除线段有交叉选项，判断乘积同号；将a,b,c,d,和e看做三维空间的点，其中z轴＝0，则计算的值，这些值是否与轴同号，且不妨可均设为正号；(2)综合评判；由于各定位点通过图像识别，操作时，不是直接评价是否符合要求，而是评价与规则要求的贴合度是多少；(3)优化决策；当运算能力许可时，可以将H中的所有点任挑5个进行全排列，代入上面的规则进行验证，若H中的候选项目太多，全排列是一个天文数字，为了减轻运算量，可以取H中分数较高的前n个点进行全排列代入测试。作为优选的技术方案，步骤S7具体为：使用drawTriangles的方法，不完全计算FPAR卡上的所有点的颜色，而是做一个稀疏的矩阵网格，然后将这个网格映射到成像平面上网格的孔的位置用三角形碎片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FPAR卡的设计方法，其特征在于，所述FPAR卡上设有多组同心圆/同心多边形纹路，每一组同心圆/同心多边形称作一个定位点，多组同心圆/同心多边形组成识别纹样，所述多组同心圆/同心多边形排列后总的图形呈中心对称。

【技术特征摘要】
1.一种FPAR卡的设计方法，其特征在于，所述FPAR卡上设有多组同心圆/同心多边形纹路，每一组同心圆/同心多边形称作一个定位点，多组同心圆/同心多边形组成识别纹样，所述多组同心圆/同心多边形排列后总的图形呈中心对称。2.跟进权利要求1所述的FPAR卡的设计方法，其特征在于，所述FPAR卡上设有5组同心圆/同心多边形纹路，每组定位点的纹路形状相同，其中4组同心圆/同心多边形排列在矩形卡片的四角，第五组同心圆/同心多边形定在卡片的长边的中央位置或处在能够识别FPAR卡的不对称位置上；每组组同心圆/同心多边形相邻两圈边缘的缩放比例是3.一种FPAR卡的快速识别定位方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、视频输入，将采集到的视频源文件先分解成帧序列；S2、RGB/YUV预处理，提取到的帧可能是是RGB或YUV格式，当提取到的为RGB格式时，快速识别方法是只取红色或者绿色通道，而将其余通道丢弃，当提取到的为YUV格式时，则只要Y通道，丢弃U、V通道；S3、二值化处理，对图像进行二值分离；S4、采用模糊滤镜方法进行图像识别处理；使用正倒序两重IIR滤波器，其中正向为P0＝p0,其它Pn＝w0*pn+w1*Pn-1+w2*Pn-2，相似地，逆向的形式为Qlen-1＝Plen-1，其余Qn＝w0*Pn+w1*Qn+1+w2*Qn+2，其中下标越界的部分使用钳位的方式处理，即取其最近邻合法下标，以这样的形式使用IIR滤波器对高斯模糊进行仿真；S5、判定可能的定位点，S6、获取FPAR卡的三维法向量，通过成像画面反推FPAR卡的法向量，以服务于后续的虚拟现实渲染；S7、通过比对和偏差修正，确定各个定位点的三维位置，从而确定整个FPAR卡在三维空间的位置；S8、渲染虚拟现实，虚拟地将一张平面图片贴在三维FPAR卡上，算出图片贴在FPAR卡上后，每个对应点的颜色应该显示在成像平面上的那个位置。4.根据权利要求3所述的FPAR卡的快速识别定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，借助模糊滤镜来实现二值化处理，其具体为：将图像拷贝两个副本，记为副本1和副本2；若视频中有较明显噪点则副本1进行极其微量的高斯模糊，其中σ<＝3px；副本2进行半径较大的高斯模糊，半径是图像对角线的1/30到1/10；建立一个空白点阵图像，大小与前两副本一致，记为M，将对应位置副本1比副本2亮的地方设为1，否则设为0，则M为结果。5.根据权利要求3所述的FPAR卡的快速识别定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，进行图像处理的具体方法为：S41、由模拟高斯模糊的IIR滤波器决定w0、w1、w2这三个浮点值，而P和p均为0-255之间的数值，其中P为浮点，p为整数；故将部分P和p与w的乘积结果进行预存储，做成一张表，以备查用；S42、采用一种近似的办法列出一张较小的预计算乘法表；近似计算公式是P*w≈P’*W＝W[P’]，p*w＝W’[p]，其中W和W’为数组存储了预先计算的乘积结果，P’为单精度浮点数P截断16比特尾数后的结果。6.根据权利要求3所述的FPAR卡的快速识别定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，采用整数加法来代替浮点加法运算，在IIR正序方向，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕少华，霍颖翔，滕璐瑶，张巍，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44