[发明专利]复合三维BLOB工具及其操作方法

说明书

本发明提供了一种对图像数据可能丢失的复杂对象执行3D成像的系统和方法。可用的3D图像数据与图像数据的缺失/丢失相结合，允许x、y和z维度的计算。假设数据的缺失/丢失为只是其它类型的图像数据，并且表示存在阻止在主体图像中生成精确数据的事物。数据段可以连接到缺失数据的区域，并生成最大边界框。该对象生成的阴影可以表示为负或缺失数据，但不代表物理对象。估计正数据的高度、基于该高度的对象阴影大小、FOV中的位置以及生成图像的光线角度，并从结果中移除对象阴影大小。

技术领域

本发明涉及分析三维(three-dimensional，3D)空间中的对象的机器视觉系统，更具体地说，涉及用于分析具有复杂形状的对象的系统和方法。

背景技术

执行对象的测量、检查、对齐和/或符号(例如，条形码，也称为“身份标识(Identity document，ID)码”)的解码的机器视觉系统(本文中也称为“视觉系统”)，被广泛用于各种应用和行业。这些系统基于图像传感器的使用，该图像传感器采集主体或对象的图像(通常为灰度或彩色，并且是一维、二维或三维)，并使用板载或互连的视觉系统处理器来处理这些采集的图像。处理器通常包括处理硬件和非暂时性计算机可读程序指令，该非暂时性计算机可读程序指令执行一个或更多个视觉系统处理以基于图像的处理信息生成期望的输出。该图像信息通常在图像像素阵列内提供，每一个像素具有各种颜色和/或强度。

如上所述，一个或更多个视觉系统相机可用于获取成像场景中对象的二维(two-dimensional，2D)或三维(3D)图像。2D图像通常被表征为在整个N X M图像阵列(通常由相机图像传感器的像素阵列限定)内具有x和y分量的像素。在以3D方式采集图像的情况下，除了x和y分量之外，还存在高度或z轴分量。可以使用包括立体相机、激光雷达、飞行时间传感器和(例如)激光位移剖面的三角测量的各种机制/技术来获取3D图像数据。

当对类似或不同项目的复杂排列进行测量时，3D相机系统出现的一个典型问题是，图像数据可能在排列(例如)为一组中的对象之间丢失。例如，一个典型的复杂对象是一包水瓶，其中，水瓶的盖可能是瓶直径的一半或更小。当用3D图像传感器观察时，得到的图像数据通常来自在图像高度顶部处完全暴露的盖。然而，有用的图像数据(例如瓶和盖之间的空间)在盖之间丢失。这可能是由于照明中的阴影以及光线从照明器传播到对象并返回图像传感器的角度造成的。通常，诸如水瓶、镜面状表面或特定空间频率的小特征的复杂对象会导致视觉系统中3D数据捕获的丢失。在水瓶的示例中，盖/顶部通常提供3D图像数据的固体响应，但由于包裹的水/塑料/塑料包装使正常情况下生成3D图像的光学反馈变得模糊，盖周围的区域可能不提供可用的图像数据。

发明内容

本发明通过提供对图像数据可能丢失的复杂对象执行3D成像的系统和方法来克服现有技术的缺点。该系统和方法结合图像数据的缺失/丢失使用可用的3D图像数据，并且可以将当前和缺失的图像数据的整个集合视为单个对象，这允许精确计算该单个对象的x、y和z维度。通常，本文中的系统和方法将图像数据的缺失/丢失假设为仅是其它类型的数据，并且图像数据的缺失/丢失表示存在阻止在主体图像中生成精确3D图像数据的某些事物。使用该假设，图像数据段可以连接到缺失数据的区域，从而可以生成最大边界框。对于高且复杂的对象，该对象生成的阴影也可以表示为负数据或遗漏数据，但不代表物理对象。使用来自正数据的高度数据，估计基于该高度的对象阴影大小、视场中的位置以及生成图像的光线角度并从结果中移除，以提供更精确的3D图像结果。