一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法技术

公开了一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法，包括手持式三维扫描仪，所述的手持式三维扫描仪包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，以固定间距进行水平放置，用于采集红外视觉信息，与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，用于指令输入和信息显示，所述的处理器内部设置环境深度计算算法和物体三维尺寸测量算法，所述的物体三维尺寸测量算法可以智能识别拍摄角度，实现从多个角度测量物体的三维尺寸，提高使用的便捷度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法
本专利技术涉及一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法，属于测量设备领域。
技术介绍
物体的几何尺寸信息对于运输和仓储是非常重要的，可以用于解决货物堆放的最优化问题。在实际操作过程中，为了满足扫描的拍摄要求，需要操作人员围绕货物选择角度，或者搬动货物以获得需要的拍摄角度，对于实际操作带来很大的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法。该方案利用立体视觉技术快速测量商品的三维尺寸，采用智能识别算法，自动识别拍摄角度，基于对应特征点进行计算，测量精度高，自动化程度好。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法，包括手持式三维扫描仪，所述的手持式三维扫描仪包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，以固定间距进行水平放置，用于采集红外视觉信息，与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，用于指令输入和信息显示，所述的处理器内部设置环境深度计算算法和物体三维尺寸测量算法，所述的物体三维尺寸测量算法包括以下步骤：(1)首先，将所述的手持式三维扫描仪对准物体进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，X∈(0，U)，Y∈(0，V)，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；(2)利用边缘搜索算法提取物体顶部的边缘点fE(XE，YE)，并从边缘点中提取两侧的端点A：fA(XA，YA)，和端点B：fB(XB，YB)，以及中间点M：fM(XM，YM)，其中XA＝max(XE)，XB＝min(XE)，XM＝(XA+XB)/2；(3)沿着端点A，向下搜索物体的端点C：fC(XC，YC)满足|fC(XC，YC)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，其中XC＝XA，YC＜YA；沿着端点B，向下搜索物体的端点D：fD(XD，YD)，满足|fD(XD，YD)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，其中XD＝XB，YD＜YB；(4)取端点A和端点C的中间点E：fE(XA，(YA+YC)/2)，沿着中间点E向左搜索极值点G：fG(XG，YG)，满足YG＝YE，同时，|fG(XG，YG)|＞|fG(XG+1，YG)|和|fG(XG，YG)|＞|fG(XG-1，YG)|，然后进入步骤(5)；如果搜索到中间点F：fF(XB，(YA+YC)/2)，还没找到极值点则进入步骤(6)；(5)计算边长LAC＝SQRT((xA-xC)2+(yA-yC)2+(zA-zC)2)，LAG＝SQRT((xA-xG)2+(yA-yG)2+(zA-zG)2)，LCG＝SQRT((xC-xG)2+(yC-yG)2+(zC-zG)2)，利用余弦定理计算极值点G到边AC的垂直距离LG⊥AC＝LAG*sin(arcos((L2AC+L2AG-L2CG)/2LAC*LAG))，同样计算，边长LBD＝SQRT((xB-xD)2+(yB-yD)2+(zB-zD)2)，LBG＝SQRT((xB-xG)2+(yB-yG)2+(zB-zG)2)，LDG＝SQRT((xD-xG)2+(yD-yG)2+(zD-zG)2)，利用余弦定理计算极值点G到边BD的垂直距离LG⊥BD＝LBG*sin(arcos((L2BD+L2BG-L2DG)/2LBD*LBG))，即得到物体的长L＝LG⊥AC，宽W＝LG⊥BD，高H＝LAC，结束测量；(6)中间点M与端点A和端点B组成三角形，计算边长LAB＝SQRT((xA-xB)2+(yA-yB)2+(zA-zB)2)，LAM＝SQRT((xA-xM)2+(yA-yM)2+(zA-zM)2)，LBM＝SQRT((xB-xM)2+(yB-yM)2+(zB-zM)2)，利用余弦定理计算中间点M到边AB的垂直距离LM⊥AB＝LAM*sin(arcos((L2AB+L2AM-L2BM)/2LAB*LAM))；如果LM⊥AB＞5％*LAB，则物体的长L＝LM⊥AB，宽W＝LAB，高H＝LAC＝SQRT((xA-xC)2+(yA-yC)2+(zA-zC)2)，结束测量；如果LM⊥AB＜5％*LAB，进入步骤(7)；(7)通过所述的人机界面，提示重新选择角度进行测量，并返回步骤(1)。所述的边缘搜索算法包括以下步骤：(2-1)沿着y轴从下到上，沿着x轴从左向右搜索，如果abs(|f(X，Y)|-|f(X，Y+1)|)＞TEdge，则标记为边缘点fe(Xe，Ye)，TEdge为经验阈值；(2-2)在边缘点fe(Xe，Ye)中搜索距离最小点，femin(Xemin，Yemin)：|femin(Xemin，Yemin))|＝min|fe(Xe，Ye)|＝min(xe2+ye2+ze2)1/2，如果femin(Xemin，Yemin)的左侧是边缘点，即fEmin(XEmin-1，YEmin)∈fe(Xe，Ye)或者fEmin(XEmin-1，YEmin±1)∈fe(Xe，Ye)，则向左继续搜索边缘点，或者femin(Xemin，Yemin)的右侧是边缘点fEmin(XEmin+1，YEmin)∈fe(Xe，Ye)或者fEmin(XEmin+1，YEmin±1)∈fe(Xe，Ye)，则向右继续搜索边缘点，这些相邻的边缘点标记为fE(XE，YE)；如果femin(Xemin，Yemin)的两侧没有边缘点，则将femin(Xemin，Yemin)从边缘点fe(Xe，Ye)中删除，重新执行步骤(2-2)。本专利技术的有益效果主要表现在：1、自动识别拍摄角度，并进行物体三维尺寸测量；2、测量精度高，自动化程度好。附图说明图1是小件物体的侧面测量示意图；图2是大件物体的侧面测量示意图；图3是小件物体的正面测量示意图；图4是大件物体的正面测量示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述：参照图1-4，一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法，包括手持式三维扫描仪，所述的手持式三维扫描仪包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，以固定间距进行水平放置，用于采集红外视觉信息，为三维信息计算提供原始数据，与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，增加环境物体的表面纹理，与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，用于指令输入和信息显示，所述的处理器内部设置环境深度计算算法和物体三维尺寸测量算法，所述的环境深度计算算法提取环境的深度信息，可采用成熟算法，所述的物体三维尺寸测量算法包括以下步骤：(1)首先，将所述的手持式三维扫描仪对准物体进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法，包括手持式三维扫描仪，所述的手持式三维扫描仪包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，以固定间距进行水平放置，用于采集红外视觉信息，与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，用于指令输入和信息显示，所述的处理器内部设置环境深度计算算法和物体三维尺寸测量算法，其特征在于：所述的物体三维尺寸测量算法包括以下步骤：(1)首先，将所述的手持式三维扫描仪对准物体进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，X∈(0，U)，Y∈(0，V)，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；(2)利用边缘搜索算法提取物体顶部的边缘点f

【技术特征摘要】
1.一种基于双目立体视觉的物体三维尺寸简便测量方法，包括手持式三维扫描仪，所述的手持式三维扫描仪包括机壳和安装在所述的机壳内部的电子控制装置，所述的电子控制装置包括电源模块，进行集中控制的处理器，与所述的处理器连接的第一红外摄像头和第二红外摄像头，设置在所述的机壳的前部，以固定间距进行水平放置，用于采集红外视觉信息，与所述的处理器连接的红外结构光发生器，设置在所述的第一红外摄像头和第二红外摄像头之间，用于发射网状主动红外光，与所述的处理器连接的人机界面，包括按键和LCD显示器，用于指令输入和信息显示，所述的处理器内部设置环境深度计算算法和物体三维尺寸测量算法，其特征在于：所述的物体三维尺寸测量算法包括以下步骤：(1)首先，将所述的手持式三维扫描仪对准物体进行拍摄，所述的环境深度计算算法输出当前场景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y为图像坐标，X∈(0，U)，Y∈(0，V)，x，y，z是以所述的第一红外摄像头为原点的世界坐标；(2)利用边缘搜索算法提取物体顶部的边缘点fE(XE，YE)，并从边缘点中提取两侧的端点A：fA(XA，YA)，和端点B：fB(XB，YB)，以及中间点M：fM(XM，YM)，其中XA＝max(XE)，XB＝min(XE)，XM＝(XA+XB)/2；(3)沿着端点A，向下搜索物体的端点C：fC(XC，YC)，满足|fC(XC，YC)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，其中XC＝XA，YC＜YA；沿着端点B，向下搜索物体的端点D：fD(XD，YD)，满足|fD(XD，YD)|＝max|f(X，Y)|＝max(x2+y2+z2)1/2，其中XD＝XB，YD＜YB；(4)取端点A和端点C的中间点E：fE(XA，(YA+YC)/2)，沿着中间点E向左搜索极值点G：fG(XG，YG)，满足YG＝YE，同时，|fG(XG，YG)|＞|fG(XG+1，YG)|和|fG(XG，YG)|＞|fG(XG-1，YG)|，然后进入步骤(5)；如果搜索到中间点F：fF(XB，(YA+YC)/2)，还没找到极值点则进入步骤(6)；(5)计算边长LAC＝SQRT((xA-xC)2+(yA-yC)2+(zA-zC)2)，LAG＝SQRT((xA-xG)2+(yA-yG)2+(zA-zG)2)，LCG＝SQRT((xC-xG)2+(yC-yG)2+(zC-zG)2)，利用余弦定理计算极值点G到边AC的垂直距离LG⊥AC＝LAG*sin(arcos((L2AC+L2AG-L2CG)/2LAC*LAG))，同样计算，边长LBD＝SQRT((x...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊才华，周勇，刘瑜，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33