[发明专利]基于深度相机的体积测量方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，特别涉及基于深度相机的体积测量方法及其系统。

背景技术

随着物流业的快速发展，包裹数量日益增长，包裹体积测量的需求也不断增加。传统的测量方法是利用尺度工具或测量设备进行测量。尺度工具测量方法，其测量速度慢、效率低，无法满足实时需求；设备测量方法一般是采用光幕传感器系统进行测量，其外形体积大，还需要配合对应的控制器，整个安装过程比较复杂。因此，基于机器视觉的测量方法被广泛利用，仅需要安装一个相机就能够完成测量目的，其测量速度快、效率高、体积小、安装简单。

传统基于二维图像的机器视觉测量方法，需要预先标定出相机内参以及安装高度和角度，然后通过相似三角形关系以及被测物体在成像面上所占像素值的大小来计算出对应的测量值。该方法要求被测物体与相机之间满足一定的相似三角关系，但实际应用中并不一定完全满足相似条件，因此测量结果并不准确，会存在一定误差。

专利CN104501718A提出了一种基于视觉的包裹体积测量装置，采用光幕传感装置和相机相结合的方式测量被测物体体积。光幕传感装置用于测量被测物体高度，相机用于测量被测物体面积。该专利利用了多个传感设备，安装复杂，使用成本高。

专利CN100570275C提出了一种基于图像的体积测量装置及其测量方 法，采用了三个相机对被测物体进行三维重构，得到被测物体的三维形状，然后计算出物体体积，并且要求三个相机的安装俯仰角相同。该专利使用了多个相机对物体进行三维重构，其标定过程较为复杂，并且对相机安装要求较高，在实施过程中，整个操作也较为繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于深度相机的体积测量方法及其系统，测量精度高，不受拍摄角度和高度影响，无需对相机安装高度和角度进行标定，使用简单方便。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种基于深度相机的体积测量方法，包括以下步骤：

从深度相机获取含有待测对象的深度图，深度图包含有待测对象的深度信息；

根据深度信息将待测对象从深度图中提取出来，得到待测对象目标区域；

利用预先标定的深度相机的参数，将待测对象的目标区域中各像素的二维图像坐标转换到三维相机坐标系下的三维坐标；

在三维相机坐标系下，根据待测对象的三维坐标计算待测对象的高度和长宽，从而计算出待测对象的体积。

本发明的实施方式还公开了一种基于深度相机的体积测量系统，包括以下模块：

深度图获取模块，用于从深度相机获取含有待测对象的深度图，深度图包含有待测对象的深度信息；

对象提取模块，用于根据深度信息将待测对象从深度图中提取出来，得到待测对象目标区域；

坐标转换模块，用于利用预先标定的深度相机的参数，将待测对象的目标区域中各像素的二维图像坐标转换到三维相机坐标系下的三维坐标；

体积测量模块，在三维相机坐标系下，根据待测对象的三维坐标计算待测对象的高度和长宽，从而计算出待测对象的体积。

本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

本发明通过深度相机获取的深度信息提取待测对象，并将待测对象的二维图像坐标转换到三维相机坐标，然后对体积进行测量，测量精度高，不受拍摄角度和高度影响，无需对相机安装高度和角度进行标定，使用简单方便。

进一步地，利用深度图中待测对象深度与背景深度的差异性，基于直方图阈值的图像分割算法将待测对象上表面区域从背景中提取出来；通过二次分割可以有效地去除侧面干扰，保留有效的上表面区域作为待测对象目标区域。

进一步地，在三维相机坐标系下，通过测量包裹上表面与传送带表面两个平面的距离来计算包裹高度，使得包裹高度测量值更为精确。

进一步地，利用待测对象目标区域内部的点代替待测对象目标区域最小外接矩形顶点计算待测对象的长和宽，计算结果更精确。

进一步地，根据传送带的速度对深度相机的图像输出帧率进行调节可以满足不同传输速度下不同分辨率的应用需求。

进一步地，通过判断待测对象是否已经传送至深度相机的正下方范围内，决定是否进行体积测量，提高了计算效率。

附图说明

图1是本发明第一实施方式中一种基于深度相机的体积测量方法的流程示意图；

图2是本发明第三实施方式中包裹体积测量过程的切面示意图；

图3是本发明第三实施方式中待测对象在二维成像平面上的坐标示意图；