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专利号: 2022100520532
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、利用垂直拍摄的深度相机获取包裹的规则深度图;

S2、根据深度图中随机选取的部分像素点邻域内的深度梯度信息进行阈值选取,分别分割出平面区域和边缘区域;

S3、对平面区域提取最小外接矩形并去除尺寸过小的最小外接矩形,然后根据包裹上表面距离相机最近原则,得到包裹上表面的最小外接矩形区域;

S4、对该最小外接矩形区域寻找边界像素点;

S5、对边界像素点进行直线拟合,得到四条边界线并计算这四条边界线的四个交点,将四个交点投影到包裹上表面,计算投影后相邻交点间的距离,得到包裹的长宽;

S6、该最小外接矩形区域外侧附近的深度距离值,与内部深度距离值之差为包裹的高度,从而计算出包裹的体积。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S2中所述阈值计算,具体为:A、随机选取总像素的a%像素点,计算每个选取的像素点与其邻域内相距b个像素距离的8个像素点的深度距离差值的绝对值,得到一数组,令该数组的第T1百分位数为第一分割阈值,第T2百分位数为第二分割阈值,且T1小于T2;

B、遍历深度图中所有像素点,计算当前像素点与其邻域内相距b个像素距离的8个像素点的深度距离差值的绝对值,如果小于第一分割阈值,则当前像素点为平面点,如果大于第二分割阈值,则当前像素点为边缘点;

C、所有平面点组成平面区域,所有边缘点组成边缘区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S3中,具体为:

A、对平面区域提取最小外接矩形,去除边长小于d个像素的最小外接矩形;

B、计算每个最小外接矩形对应的轮廓中所有像素点的深度值的中值,获得所有最小外接矩形对应的轮廓的中值数组,然后根据包裹上表面距离相机最近原则,取中值数组的最小值所对应的最小外接矩形为包裹上表面的最小外接矩形区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S4中,具体为:

A、获得包裹上表面所对应的最小外接矩形的四个顶点像素坐标P1P2P3P4,边长分别为P1P2=L1,P1P4=L2;

B、分别取对边P1P4和P2P3的中点M1、M2,对线段M1M2上的每个像素点p,分别沿向量P1P2正反两个方向,在e*L2范围内寻找第一个边缘点且e大于0.5;如果找到,则该边缘点为像素点p的边界像素点;如果没有找到,则像素点p没有对应的边界像素点;这样就获得了边P1P2和边P3P4所对应的边界像素点集合;

C、同理也得到边P1P4和边P2P3所对应的边界像素点集合。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S5中,具体为:

A、分别对每条边对应的边界像素点集合进行直线拟合,得到四条边界线的直线方程;

B、把相邻两条直线的交点作为包裹上表面矩形的顶点,这样得到四个顶点;

C、将四个顶点投影到包裹上表面,根据投影后的顶点距离得到包裹的长宽。

6.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S6中,具体为:

A、根据包裹上表面所对应的最小外接矩形的四个顶点像素坐标P1P2P3P4,分别从P1,P2点沿向量P4P1方向,在f*L2距离处取点Q1,Q2,得到边P1P2对应的矩形区域P1P2Q2Q1,同理得到另外三边对应的矩形区域;

B、获得这四个矩形区域内所有的平面点的深度值,取这些深度值的第T百分位数,即为包裹上表面所对应的最小外接矩形区域外侧附近的深度距离值,由于矩形区域外侧为包裹支撑面,这样就获得包裹支撑面距离相机的距离值;

C、获得矩形区域P1P2P3P4内所有的平面点的深度值,取这些深度值的中值,得到最小外接矩形区域内部的深度距离值,为包裹上表面距离相机的距离值;

D、包裹上表面距离相机的距离值与包裹支撑面距离相机的距离值之差为包裹的高度。

7.根据权利要求5所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S5中,将四个顶点投影到包裹上表面,通过以下公式进行变换:其中,(C,R)为边界像素点的二维像素坐标,(x,y,z)为相机坐标系下的边界像素点投影后的三维坐标,fx和fy为有效焦距,(C0,R0)为像素基准点,Z为包裹上表面距离相机的距离值。

8.根据权利要求6所述的一种基于深度相机垂直拍摄的长方形包裹体积测量方法,其特征在于:步骤S6中,f为0.2~0.4;第T百分位数为第70~80百分位数。