基于機器視覺(jué)的AGV導航標識符識別方法研究
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標識符分類(lèi)識別
(1) 控制標識符識別
在圖像處理技術(shù)中，圖像區域的邊界往往對應景物的邊緣，而且人類(lèi)的視覺(jué)系統也多是根據目標的邊緣進(jìn)行識別的。在經(jīng)過(guò)圖像預處理，獲得了感興趣區域內目標的單純邊界信息之后，對于控制標識符而言，加速減速標識符的兩條斜邊和停車(chē)符的圓弧邊即是模式識別中的特征。因此，可以依據標識符本身的形狀特征構造特征向量，從而進(jìn)行目標識別。
具體的識別方法如下：對感興趣區域內控制標識符進(jìn)行水平抽行掃描，得到三個(gè)關(guān)于掃描線(xiàn)截得標識符線(xiàn)段寬度的數值，并分別賦給三個(gè)變量：e1，e2，e3。它們分別大致體現了控制標識符前端寬度，中部寬度，后部寬度；然后依據線(xiàn)段寬度的變化規律，采用特征匹配法識別控制標識符，對應關(guān)系如表1所示。
表1 控制標識符與agv運行情況對照表
(2) 數字標識符識別
數字標識符的引入是視覺(jué)引導agv較其它類(lèi)型agv的一大優(yōu)勢，數字標識符可以為agv導航提供豐富的信息，并且此標識符設置簡(jiǎn)單，容易識別，具有很高的實(shí)用價(jià)值。利用數字標識符可以標記停車(chē)位置、停車(chē)時(shí)間和行使中的分岔路選擇等操作，這是其它類(lèi)型的agv所無(wú)法比擬的[3]。數字標識符識別的步驟一般要經(jīng)過(guò)以下四部分：圖像的預處理、數字區域的搜索、數字的特征提取、數字的識別[4]。
對采集到的一幀數字圖像經(jīng)過(guò)預處理及數字區域的搜索后，原圖像轉化為由像素點(diǎn)組成的二值圖像，如圖4左邊圖所示。分析led七段碼格式數字的組成結構，并且使數字的基本特征在分割后仍將能夠反映其本身的特性不變，將圖像共分割成5×3個(gè)子塊，5行的劃分比例為1:2.5:1:2.5:1；3列的劃分比例為1:4:1，以apq (p=0，1，2，3，4；q=0，1，2)來(lái)標記各個(gè)子塊，見(jiàn)圖4右邊圖。
圖4 數字符“6”的分割及各子塊的表示
a00 a01 a02
a10 a11 a12
a20 a21 a22
a30 a31 a32
a40 a41 a42
圖4 數字符“6”的分割及各子塊的表示
同時(shí)用apq記錄每個(gè)子塊內所有像素點(diǎn)的灰度值均值。用公式表示為：
(1)式中：n為每個(gè)小塊所包含的像素點(diǎn)個(gè)數；i為每個(gè)小塊的行；j為每個(gè)小塊的列；aij為每個(gè)小塊每個(gè)像素點(diǎn)的灰度值。通過(guò)式(1)計算出的apq是一個(gè)沒(méi)有規律的數值，為了進(jìn)一步突出特征，在得到apq的值之后，將apq進(jìn)行歸一化，公式為：
(2)式中：t為每個(gè)小塊所允許的最小灰度均值。
表2列出了0～9十個(gè)數字歸一化后apq的值。
表2 數字0～9的apq計算結果
如果直接通過(guò)提取待識別數字標識符感興趣區域的這15個(gè)特征值，然后與模板數字的特征值一一進(jìn)行比對，再通過(guò)比較找到差異最小來(lái)判定感興趣區域的數字，那么計算耗費時(shí)間較長(cháng)。通過(guò)分析我們發(fā)現，在表2中對于任意數字符的a11、a31、a02、a42這四個(gè)值都是相同的，那么可以利用這4個(gè)特征值來(lái)初步判定待識別字符是不是完整規范的數字，然后再比對其他11個(gè)特征，這樣將提高識別效率。算法如下：
(a)令
，若x≠1則說(shuō)明待識別數字符不完整，退出整個(gè)識別流程；若x=1則進(jìn)入下一步驟。(b)對余下11個(gè)特征值與模板數字的特征值一一進(jìn)行比對，識別數字并輸出結果。
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