[发明专利]一种靶面像素位置编码方法

摘要

本发明公开了一种靶面像素位置编码方法，该方法用于胸环靶，包括以下步骤：获取胸环靶的初始靶面a，并从初始靶面a中提取靶面d_i；对靶面d_i中的环线进行拟合；在靶面d_i中，根据拟合的环线对靶面像素进行位置编码。本发明在胸环靶定位中，采用基于颜色特征的靶位识别技术，解决了胸环靶定位中靶面易受复杂背景、光照变化干扰、人工干涉大的问题，胸环靶定位精度高，人工干预少，且不受光照条件的干扰。

主权项

1.一种靶面像素位置编码方法，该方法用于胸环靶，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取胸环靶的初始靶面a，并从初始靶面a中提取靶面d_i；包括：步骤11，提取初始靶面a中满足条件A的像素点形成靶面b，所述条件A为：该像素点的R颜色分量值大于该像素点的G颜色分量值，并且该像素点的R颜色分量值大于该像素点的B颜色分量值；步骤12，将靶面b从RGB颜色空间变换到HSI颜色空间，提取靶面b在HSI颜色空间中满足条件B的像素点形成靶面c，所述条件B为：该像素点的色度大于60且小于180，并且该像素点的饱和度大于0.3；步骤13，将靶面c的所有像素点进行二值化取反，得到靶面d；步骤14，在坐标系中对靶面d进行肖波投影，得到靶面d在X轴上的投影f_x(x)的取值空间和靶面d在Y轴上的投影f_y(y)的取值区间，从靶面d中截取f_x(x)和f_y(y)的取值区间作为靶面d_i；所述坐标系原点为靶面d四个顶角中的一个，X轴为水平方向，Y轴为垂直方向；其中，h_x表示靶面d中投影到X轴上的像素灰度值为0的像素点的数量，h_y表示靶面d中投影到Y轴上的像素灰度值为0的像素点的数量；A‑1，C‑1分别为靶面d的宽和高，gray(x,y)为像素点(x,y)处的灰度值；步骤2，对靶面d_i中的环线进行拟合；包括：步骤21，对靶面d_i进行边缘检测，得到边缘胸环靶d_j，设定靶面d_i上的靶环区域为K，K的面积为S_K；将K划分为n‑1个半径为R_n、面积为S_n的同心圆,即形成n个区域Q_n；其中，Q₁＝S₁,Q₂＝S₂‑S₁,…,Q_n‑1＝S_n‑1‑S_n‑2,Q_n＝S_K‑S_n‑1，n＝1,2,...；步骤22，分别对每个区域执行步骤221～步骤224，得到靶面d_f；步骤221，取区域Q_j中任一像素点作为当前像素点，遍历以该当前像素点为中心8邻域内的所有像素点，将该当前像素点8邻域内的所有像素点与该当前像素点合并为同一个环线C_q；其中，C_q的周长为LC_q，j＝1,…,n，q＝1,2,...；步骤222，重复步骤221，直至区域Q_j中所有的像素点都已经被作为当前像素点或者被遍历，执行步骤223；步骤223，去除LC_q,q＝1,2,...降序排列中前20％的环线；步骤224，设区域Q_j中环线C_q的半径为D_qk，若则去除环线C_q，j＝1,…,n，q＝1,2,...；其中，R_j为区域Q_j的半径；步骤23，在区域Q_j，j＝1,…,n中依次选取靶面d_f中任一像素点作为中心像素点，j＝1,…,n；若向该中心像素点的水平两侧各M_max/2内搜索到像素点，且搜索到的像素点与中心像素点的距离大于等于M_min/2，则保留搜索到的像素点，否则去除搜索到的像素点，保留的像素点组成水平方向的环线基元Bl；以X轴的方向作为水平方向；若向该中心像素点的垂直两侧各M_max/2内搜索到像素点，且搜索到的像素点与中心像素点的距离大于等于M_min/2，则保留搜索到的像素点，否则去除搜索到的像素点，保留的像素点组成垂直方向的环线基元Br；以Y轴的方向作为垂直方向；其中，M为靶面d_f的所有环线中相邻环线距离的平均值，M_min＝(1‑sec22.5°)M，M_max＝(1+sec22.5°)M；将环线基元Bl、Br组成环线基元，并去除环线基元中长度小于LC_min的环线基元，得到环线的平行线基元B；其中，LC_min为靶面d_f中最短环线周长；步骤25，在区域Q_j中，j＝1,…,n，将该区域Q_j的平行线基元B中长度最长的基元作为初始种子点，然后按照最优适应度函数进行搜索，连接平行线基元B，最终得到拟合的环线图B_f；步骤3，在靶面d_i中，根据拟合的环线结合标准靶面对靶面像素进行位置编码；包括：步骤31，对靶面d_i进行二值化操作，并选择半径为2的圆进行腐蚀，得到腐蚀后的靶面e；对靶面e进行边缘检测得到e₀，并将e₀中灰度值为“1”的像素点进行连接成J个连接成分，设任一连接成分e_j的面积为Se_j，j＝1,2，…,J，J为大于等于2的自然数，保留Se_j，j＝1,2，…,J降序排列中前两个的连接成分，得到靶面e₁；对靶面e₁进行Hough圆检测，得到靶面e₁的圆心o₀和半径R₀；再保留靶面e₁中连接成分中面积最大的连接成分，得到靶面e_f；e_f中有效区域的边界像素点坐标g(x,y)，所述有效区域为靶面e_f中面积最大的连接成分；在靶面e_f和标准靶面之间建立空间坐标转换关系，得到坐标转换参数a_mn,b_mn：其中，a_mn、b_mn为坐标转换参数，m为大于等于0且小于等于2的整数，n为大于等于0且小于等于2的整数，x′、y′分别为靶面e_f中像素点的坐标，u、v分别为标准靶面中像素点的坐标；步骤32，任取靶面e_f中一像素点O，所述像素点O的坐标为(x₀，y₀)若则像素点O的环数值OV＝0；若x₀∈[g_xmin,g_xmax]且记像素点O的环数值O_V＝0；其中，g_xmin为靶面e_f中有效区域的边界像素点在x轴上的最小值，g_xmax为靶面e_f中有效区域的边界像素点在x轴上的最大值；g_ymin为靶面e_f中有效区域的边界像素点在y轴上的最小值，g_ymax为靶面e_f中有效区域的边界像素点在y轴上的最大值；否则，连接O点与o₀的线段L，计算线段L上像素灰度阶跃变化的次数T，像素点O的环数值O_V＝10‑T；步骤33，将胸环靶e_f中所有像素点的坐标(x,y)、灰度值gray、所在环数值O_V以数组的形式存储，得到靶面像素位置编码F。