一種非接觸式物體體積測量方法、裝置、電子設備及介質制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種非接觸式物體體積測量方法、裝置、電子設備及介質，包括獲取含有待測物體的深度圖像，得到場景點云數據；對場景點云數據進行預處理，得到待測物體點云數據；基于待測物體點云數據，在深度相機坐標系下建立待測物體對應的空間方程；根據待測物體對應的空間方程計算待測物體的高度；對待測物體點云數據進行投影處理，得到待測物體的上表面最小外接矩陣；根據待測物體的高度以及上表面最小外接矩陣計算出待測物體的體積。本申請能實時對物體進行體積測量，有效提升物體體積測量效率的同時，還提高了體積測量準確度。還提高了體積測量準確度。還提高了體積測量準確度。

【技術實現步驟摘要】
一種非接觸式物體體積測量方法、裝置、電子設備及介質


[0001]本專利技術主要涉及體積測量領域，特別涉及一種非接觸式物體體積測量方法、裝置、電子設備及介質。

技術介紹

[0002]隨著科技快速發展，在工業制造以及科學研究等各種領域中，很多情況需要測量相關物體的體積，例如在物料投放領域中需要測量物料的體積，在物流運輸領域中需要測量物品的體積，在石油化工領域中需要測量化工品的體積等等，然而很多物品由于存在易燃易爆等特性不方便直接測量。

技術實現思路

[0003]本申請的目的在于提供一種非接觸式物體體積測量方法、裝置、電子設備及介質，實現了在不接觸物體的前提下準確測量出物體體積。
[0004]第一方面，本申請提供一種物體體積測量方法，包括：獲取含有待測物體的深度圖像，得到場景點云數據；對場景點云數據進行預處理，得到待測物體點云數據；基于待測物體點云數據，在深度相機坐標系下建立待測物體對應的空間方程；根據待測物體對應的空間方程計算待測物體的高度；對待測物體點云數據進行投影處理，得到待測物體的上表面最小外接矩陣；根據待測物體的高度以及上表面最小外接矩陣計算出待測物體的體積。
[0005]本申請中，先獲取含有待測物體的深度圖像，得到場景點云數據；然后對場景點云數據進行預處理，得到待測物體點云數據；再基于待測物體點云數據，在深度相機坐標系下建立待測物體對應的空間方程；根據待測物體對應的空間方程計算待測物體的高度；接著對待測物體點云數據進行投影處理，得到待測物體的上表面最小外接矩陣；最后根據待測物體的高度以及上表面最小外接矩陣計算出待測物體的體積。本申請提供的非接觸式物體體積測量方法能夠在有一定角度的前提下進行目標物體體積的測量，同時可以在短時間內給出體積測量結果，很大程度上減少計算耗時，并且通過待測物體的上表面最小外接矩陣計算出物體體積的方式，提高了體積測量準確度。
[0006]在第一方面的一種實現方式中，對場景點云數據進行預處理，得到待測物體點云數據，包括：對場景點云數據進行空間剪裁濾波，得到空間剪裁濾波后的場景點云數據；對空間剪裁濾波后的場景點云數據進行體素濾波，得到體素濾波后的場景點云數據；對體素濾波后的場景點云數據進行統計濾波，得到統計濾波后的場景點云數據；對統計濾波后的場景點云數據進行點云分割，得到待測物體點云數據。
[0007]本申請通過對場景點云數據進行預處理，能夠對場景點云數據預處理后的待測物體點云數據，其中，預處理的過程包括空間剪裁濾波處理、體素濾波處理、統計濾波處理以及點云分割處理，本申請有效剔除了非待測物體點云數據，通過對場景點云數據進行預處理能夠提高了體積測量準確度。
[0008]在第一方面的一種實現方式中，對場景點云數據進行空間剪裁濾波，得到空間剪
裁濾波后的場景點云數據，包括：獲取場景點云數據中各點云數據對應的探測距離；濾除場景點云數據中探測距離大于探測閾值的點云數據，得到空間剪裁濾波后的場景點云數據。
[0009]本申請通過對場景點云數據進行空間剪裁濾波，能夠濾除視野范圍內距離較遠的點云信息，很大程度上減少后續點云分割的運算時間，提高了待測物的體積測量效率。
[0010]在第一方面的一種實現方式中，對空間剪裁濾波后的場景點云數據進行體素濾波，得到體素濾波后的場景點云數據，包括：對空間剪裁濾波后的場景點云數據進行體素化，得到體素化后的場景點云數據，體素化后的場景點云數據分別位于若干個體素格中；當體素格中存在若干場景點云數據時，獲取若干場景點云數據分別到體素格的中心的距離；基于若干場景點云數據分別到體素格的中心的距離，保留到體素格的中心的距離最短的場景點云數據。
[0011]本申請利用體素濾波器將點云體素化從而減少點云的數量，采用體素格中接近中心的點替代體素內的所有點云。在保存點云形狀的同時能夠提高配準、曲面重建的能力，很大程度上減少了后續點云分割需要的運算量。
[0012]在第一方面的一種實現方式中，對體素濾波后的場景點云數據進行統計濾波，得到統計濾波后的場景點云數據，包括：獲取體素濾波后的場景點云數據中每個場景點云數據對應的若干個臨近點；計算若干個臨近點到場景點云數據的平均距離；當平均距離大于標準閾值時，濾除平均距離大于標準閾值的場景點云數據。
[0013]本申請能夠獲取體素濾波后的場景點云數據中每個場景點云數據對應的若干個臨近點，臨近點與場景點云數據之間的距離小于距離閾值；再計算若干個臨近點到場景點云數據的平均距離；接著判斷當平均距離大于標準閾值時，則認為平均距離大于標準閾值的場景點云數據為離群點，然后將該點移除。
[0014]在第一方面的一種實現方式中，對統計濾波后的場景點云數據進行點云分割，得到待測物體點云數據，包括：分割出統計濾波后的場景點云數據中的地面點云數據，得到待測物體點云數據。
[0015]本申請利用點云一致性進行點云的分割，首先分割出地面，然后去除地面以上的點從而獲取待測物體點云數據。本申請利用平面分割能有效的將目標物體和地面分開，以便于進行目標物體體積測量。
[0016]在第一方面的一種實現方式中，基于待測物體點云數據，在深度相機坐標系下建立待測物體對應的空間方程，包括：以深度相機為中心建立深度相機坐標系；基于深度相機坐標系，建立待測物體對應的上表面空間方程z
i
＝a0x
i
+a1y
i
+a2以及待測物體對應的地面空間方程z
j
＝b0x
j
+b1y
j
+b2，其中，x
i
、y
i
、z
i
分別為待測物體對應的第i個上表面點云數據的三維坐標值，a0、a1、a2分別為上表面空間方程的第一系數、第二系數及第三系數，x
j
、y
j
、z
j
分別為待測物體對應的第j個地面點云數據的三維坐標值，b0、b1、b2分別為地面空間方程的第四系數、第五系數及第六系數。
[0017]本申請能夠建立以深度相機為中心的坐標系，然后得到待測物體上表面空間方程以及地面空間方程。
[0018]在第一方面的一種實現方式中，根據待測物體對應的空間方程計算待測物體的高度，包括：根據待測物體對應的上表面空間方程建立待測物體對應的上表面空間方程最小二乘目標函數S1＝min∑[(a0x
i
+a1y
i
+a2)
?
z
i
]2；根據待測物體對應的地面空間方程建立待
測物體對應的地面空間方程最小二乘目標函數S2＝min∑[(a0x
j
+a1y
j
+a2)
?
z
j
]2；基于待測物體點云數據，對上表面空間方程最小二乘目標函數以及地面空間方程最小二乘目標函數進行求解，得到上表面空間方程以及地面空間方程各系數的求解值；根據上表面空間方程以及地面空間方程各系數的求解值計算出待本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種非接觸式物體體積測量方法，其特征在于，所述方法包括：獲取含有待測物體的深度圖像，得到場景點云數據；對所述場景點云數據進行預處理，得到待測物體點云數據；基于所述待測物體點云數據，在深度相機坐標系下建立所述待測物體對應的空間方程；根據所述待測物體對應的空間方程計算所述待測物體的高度；對所述待測物體點云數據進行投影處理，得到所述待測物體的上表面最小外接矩陣；根據所述待測物體的高度以及所述上表面最小外接矩陣計算出所述待測物體的體積。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述場景點云數據進行預處理，得到待測物體點云數據，包括：對所述場景點云數據進行空間剪裁濾波，得到空間剪裁濾波后的場景點云數據；對所述空間剪裁濾波后的場景點云數據進行體素濾波，得到體素濾波后的場景點云數據；對所述體素濾波后的場景點云數據進行統計濾波，得到統計濾波后的場景點云數據；對所述統計濾波后的場景點云數據進行點云分割，得到待測物體點云數據。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，對所述場景點云數據進行空間剪裁濾波，得到空間剪裁濾波后的場景點云數據，包括：獲取所述場景點云數據中各點云數據對應的探測距離；濾除所述場景點云數據中所述探測距離大于探測閾值的點云數據，得到空間剪裁濾波后的場景點云數據。4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述對所述空間剪裁濾波后的場景點云數據進行體素濾波，得到體素濾波后的場景點云數據，包括：對所述空間剪裁濾波后的場景點云數據進行體素化，得到體素化后的場景點云數據，所述體素化后的場景點云數據分別位于若干個體素格中；當所述體素格中存在若干場景點云數據時，獲取所述若干場景點云數據分別到所述體素格的中心的距離；基于所述若干場景點云數據分別到所述體素格的中心的距離，保留所述到所述體素格的中心的距離最短的場景點云數據。5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述體素濾波后的場景點云數據進行統計濾波，得到統計濾波后的場景點云數據，包括：獲取所述體素濾波后的場景點云數據中每個場景點云數據對應的若干個臨近點，所述臨近點與所述場景點云數據之間的距離小于距離閾值；計算所述若干個臨近點到所述場景點云數據的平均距離；當所述平均距離大于標準閾值時，濾除所述平均距離大于標準閾值的場景點云數據。6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述對所述統計濾波后的場景點云數據進行點云分割，得到待測物體點云數據，包括：分割出所述統計濾波后的場景點云數據中的地面點云數據，得到待測物體點云數據。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待測物體點云數據，在深度相機坐標系下建立所述待測物體對應的空間方程，包括：
以所述深度相機為中心建立深度相機坐標系；基于所述深度相機坐標系，建立所述待測物體對應的上表面空間方程z
i
＝a0x
i
+a1y
i
+a2以及所述待測物體對應的地面空間方程z
j
＝b0x
j
+b1y
j
+b2，其中，x
i
、y
i
、z
i
分別為所述待測物體對應的第i個上表面點云數據的三維坐標值，a0、a1、a2分別為上表面空間方程的第一系數、第二系數及第三系數，x
j
、y
j
、z
j
分別為所述待測物體對應的第j個地面點云數據的三維坐標值，b0、b1、b2分別為地面空間方程的第四系數、第五系數及第六系數。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據所述待測物體對應的空間方程計算所述待測物體的高度，包括：根據所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉晶晶，茍傲睿，陳霄翔，李煜，
申請(專利權)人：上海復瞰科技有限公司，
類型：發明
國別省市：