基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器视觉技术领域，具体公开了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其中，散斑模组能够发射出散斑带，散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，测量方法包括：获取工业相机采集的待测散斑图像；确定待测散斑图像对应的散斑编码；将待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；根据待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。本发明专利技术还公开了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置及系统。本发明专利技术提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法有效解决了包裹遮挡的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、装置及系统
本专利技术涉及机器视觉
，尤其涉及一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置及基于散斑编码结构光的包裹体积测量系统。
技术介绍
近年来电商产业发展迅速，同时带动了物流快递产业的发展，尤其在我国，随着电子商务的发展，电商物流产业持续以较高增长率发展，快递量稳居世界第一，并且相关产业还在持续不断创新，服务能力持续提升，物流快递产业已成为推动国民经济发展的新动力。快递公司在对包裹进行转运分拣时，需要获取包裹的长宽高信息和包裹体积，用以计算快递运送费用、优化运输空间，核算运输成本。基于结构光的三维测量技术尤其适合自动分拣线中包裹的体积测量，结构光测量主要是由激光器作为主动光源，和工业相机组成，激光器射出特定结构的光信息打到被测物体表面，结构光打在物体表面发生变形，通过相机采集这些图像信息并进行分析计算，得到被测物体的具体信息。基于结构光的3D工业相机的基本原理都是激光三角测量法，三角测量法具有结构简单、不需要复杂的图像处理、测量效率高等优点。激光三角法使用激光器作为主动光源，激光照射到待测物体表面，经过反射在工业相机成像面成像，并且成像位置与物体高度具有唯一的对应几何关系，当被测物体表面高度发生变化或物体移动时，激光在相机上的成像位置发生位移，根据激光成像的位移信息可以计算出物体表面的深度信息，结合传送带的运动，对数据进行拟合，可得出被测物体的长宽高和体积信息，三角测量发的原理如图1所示。在图1中，AE为入射激光线，A点为物体表面点，经过物体表面反射，E、A点在相机成像面的像点分别为C、B，O为成像焦点，入射光AE与反射光EC的夹角为θ，反射光线EC与工业相机成像面的夹角为α，根据图1可知物体表面高度A的位置不同，形成的像点B位置也不同，令E点为参考点，对应的像点C为成像面上的参考点，根据相似三角形关系有推出，式中AE即为所求物体表面的高度，因此就由成像点的偏移求出对应物体表面点的高度。传统的包裹体积测量以接触式测量为主，接触式测量效率低，人工成本高，随着自动分拣设备的普及，非接触式测量逐渐取代接触式测量，安装于传送带上的非接触式3D工业相机大大提高了包裹体积测量的精度和效率，节约了成本，并且非接触式测量的应用范围更加灵活。典型非接触式测量的例子是使用线结构光和工业相机组合的线激光3D工业相机，这种线结构光3D工业相机的结构如图2所示，线激光垂直打在传送带上，相机在沿着传送带运行方向的斜前方拍摄激光线，当传送带上有包裹通过时，激光线打在传送带上和包裹上的部分由于高度不同，激光线分段，通过相机拍摄的图片中传送带上的激光和包裹上的激光，利用三角测量法计算包裹高度，然后根据相机坐标系、激光平面、标准坐标系的变换关系，求出包裹上激光线在标准坐标系的坐标，结合传送带运行速度，拟合求出包裹长宽高信息。现有技术中的线结构光3D工业相机的测量原理决定了激光器和相机的相对位置，这种方案存在以下弊端：(1)由于相机和激光器的相对位置是沿传送带运行方向的，所以当传送带上包裹距离较近时会出现遮挡问题，如图3所示；(2)线结构光3D工业相机的核心原理是测量传送带上和包裹上激光线的高度差，通过三角法求解包裹高度，如图4所示，包裹尺寸越大，图片中激光线高度差越大，即需要传输和处理的图片的尺寸越大，图像处理算法需要的时间也越长，而在自动分拣系统中，尤其是高速运行的传送带，对相机的帧率有较高要求，如要求达到500Hz的帧率，就要求算法处理一张图片的时间在2毫秒内，因此线结构光3D相机难以用于高速运行的自动分拣线。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置及基于散斑编码结构光的包裹体积测量系统，解决相关技术中存在的包裹体积测量时被遮挡的问题。作为本专利技术的第一个方面，提供一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其中，应用于基于散斑编码结构光的测量系统，所述基于散斑编码结构光的测量系统包括散斑模组和工业相机，所述散斑模组能够发射出散斑带，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，所述工业相机能够采集当待测包裹在传送装置上通过时所述散斑带在待测包裹上形成的待测散斑图像，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法包括：获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像；确定所述待测散斑图像对应的散斑编码；将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。进一步地，所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码，包括：提取所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标；根据所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标确定所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码；根据所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码得到所述待测散斑图像对应的散斑编码。进一步地，所述将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度，包括：将所述待测散斑图像对应的散斑编码与固定编码表进行对比，确定所述待测散斑图像对应的每个散斑编码在所述固定编码表中的位置；根据所述预设参考散斑图像中的每个散斑点在所述固定编码表中的位置，将所述待测散斑图像中的散斑点与所述预设参考散斑图像中的散斑点进行匹配；计算所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于所述预设参考面的高度。进一步地，所述根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度对所述待测散斑图像中的散斑点进行过滤，保留所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点；将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积。进一步地，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：确定相机坐标系和标准坐标系的变换关系；根据所述相机坐标系和标准坐标系的变换关系计算所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标；根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积。进一步地，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积还包括在所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤前进行的：判断待测包裹是否完全通过散斑区域，其中所述散斑区域为所述散斑模组发射出散斑带后形成的散斑区域；若所述待测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，应用于基于散斑编码结构光的测量系统，所述基于散斑编码结构光的测量系统包括散斑模组和工业相机，所述散斑模组能够发射出散斑带，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，所述工业相机能够采集当待测包裹在传送装置上通过时所述散斑带在待测包裹上形成的待测散斑图像，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法包括：/n获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像；/n确定所述待测散斑图像对应的散斑编码；/n将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；/n根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，应用于基于散斑编码结构光的测量系统，所述基于散斑编码结构光的测量系统包括散斑模组和工业相机，所述散斑模组能够发射出散斑带，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，所述工业相机能够采集当待测包裹在传送装置上通过时所述散斑带在待测包裹上形成的待测散斑图像，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法包括：
获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像；
确定所述待测散斑图像对应的散斑编码；
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。


2.根据权利要求1所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码，包括：
提取所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标确定所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码得到所述待测散斑图像对应的散斑编码。


3.根据权利要求2所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度，包括：
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与固定编码表进行对比，确定所述待测散斑图像对应的每个散斑编码在所述固定编码表中的位置；
根据所述预设参考散斑图像中的每个散斑点在所述固定编码表中的位置，将所述待测散斑图像中的散斑点与所述预设参考散斑图像中的散斑点进行匹配；
计算所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于所述预设参考面的高度。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度对所述待测散斑图像中的散斑点进行过滤，保留所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点；
将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积。


5.根据权利要求4所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
确定相机坐标系和...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建涛，李功燕，全真成，蔡烨，
申请(专利权)人：中科微至智能制造科技江苏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32