箱体体积测量方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种箱体体积测量方法，包括，获取第一帧包含被测箱体的点云数据；选取所述包含被测箱体的点云数据中的支撑平面区域；从所述包含被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的点云数据；从所述被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的上表面；将所述被测箱体的所述上表面旋转至与所述TOF摄像装置的光轴方向垂直，以获得第二平面；在所述第二平面内获取所述被测箱体的上表面的面积；基于所述支撑面区域的点云数据和所述上表面点云数据，确定所述被测箱体的高；以及基于所述被测箱体的高和所述被测箱体的上表面的面积，获得所述被测箱体的体积。本发明专利技术能够通过单帧图像计算被测箱体的体积，体积测量速度快、精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
箱体体积测量方法及其系统


[0001]本专利技术涉及计算机领域，更进一步地涉及一种箱体体积测量方法及其系统，尤其涉及一种基于TOF摄像装置的箱体体积测量方法及其系统。

技术介绍

[0002]随着电子商务的发展和人们购物方式的转变，越来越多的人选择网上购物，因此有越来越多的商品需要通过快递运输。在快递运输行业中，快递包裹的体积是安排物流、运输成本核算以及收取费用的一项重要指标。例如，在航空运输行业中，货物入仓前需要对运输货物的体积有快速明确的估计，以满足飞机腹仓的充分利用，提高运输效率。
[0003]本领域的技术人员应当理解的是，对于快递行业而言，提高运输速度不但能够降低运输成本，而且还能够提高用户体验满意度，而在快递运输的过程中增加体积检测，势必会增加快递运输的时间，降低快递运输的运输效率。因此，如何快速、精确地测量快递箱体的体积，对于提高快递运输的效率具有极其重要的作用。
[0004]目前，传统快递箱体体积的测量方法主要有人工测量、仪器测量、通过三维建模获取点云并计算体积以及基于双目立体视觉的体积测量等方法，但是上述方法至少存在测量效率低、准确性差、成本高或不宜推广中的至少一种问题。
[0005]还需要指出的是，传统快递包裹体积的测量方法多采用龙门式，即，采用置物架装置或传送带装置运输快递包裹，将相机固定于置物架装置或传送带装置，以获取被测包裹的图像，测量被测包裹的体积。为了获取被测包裹的完整图像，通常需要将相机固定于置物架装置或传送带装置的正上方，或者在传送带装置或置物架装置上设置多个相机，以在不同的角度获取该被测包裹的图像。需要指出的是，采用龙门式测量被测包裹的体积，不仅占地面积大，而且仅支持固定地点测量，还需要不断地搬动包裹。当设置多个相机拍摄待测包裹的图像时，还需要处理时间戳同步的问题，需要引入拼接和深度计算等额外的计算过程，计算量较大。
[0006]另外，传统快递包裹的测量方法还有采用手持式移动端测量体积的方法，与龙门式测量方法相比，传统手持式移动端测量装置具有便于携带，使用方便等优点。但是，在采用传统手持式移动端测量装置进行快递包裹体积测量的时候需要从不同的角度获取待测包裹的多帧图像，在进行体积计算的时候，需要将多帧图像拼接后进行深度计算，拼接过程耗时较长，体积测量速度较慢。当今获取一帧图像进行体积计算的时候，存在跳变明显以及稳定性差等问题。
[0007]综上所述，需要对传统体积测量方法进行改进，以供提高体积测量的精确度和测量效率。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的在于提供一箱体体积测量方法及其系统，所述体积测量方法能够通过单帧图像计算被测箱体的体积，测量方便。
[0009]本专利技术的另一个目的在于提供一箱体体积测量方法及其系统，所述体积测量方法通过TOF摄像装置所获取的单帧点云数据，计算被测箱体的体积，体积测量效率高。
[0010]本专利技术的另一个目的在于提供一种箱体体积测量方法及其系统，其中所述箱体体积测量方法，当TOF摄像装置与支撑面区域之间的夹角不在预设角度范围内时能够生成角度调整提示，用以提示调整拍摄角度。
[0011]本专利技术的另一个目的在于提供一种箱体体积测量方法及其系统，其能够在测量过程中对箱体的体积测量结果进行修正，提高箱体体积测量结果的精度。
[0012]本专利技术的另一个目的在于提供一种箱体体积测量方法和系统，其能够在体积测量过程中动态选取感兴趣区域，能够降低杂物和噪声的而影响。
[0013]本专利技术的另一个目的在于提供一种箱体体积测量方法和系统，其能够在体积测量过程中动态选取感兴趣区域，提高了算法的鲁棒性和运算速度。
[0014]本专利技术的另一个目的在于提供一种非箱体体积测量方法及其系统，其能够基于单帧点云数据对不具有规则形状的箱体的体积进行测量。
[0015]本专利技术的另一个目的在于提供一种体积测量方法及其系统，其能够基于单帧点云数据对箱体和非箱体的体积进行测量。
[0016]相应地，为了实现以上至少一个专利技术目的，本专利技术提供一种箱体体积测量方法，包括：
[0017]获取第一帧由TOF摄像装置采集的包含被测箱体的点云数据；
[0018]选取所述包含被测箱体的点云数据中的外框区域作为支撑面区域，其中，所述被测箱体被置放于所述支撑面区域；
[0019]从所述包含被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的点云数据；
[0020]基于法线从所述被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的上表面；
[0021]将所述被测箱体的所述上表面旋转至与所述TOF摄像装置的光轴方向垂直，以获得第二平面；
[0022]在所述第二平面内获取二维最小包围盒，以基于所述二维最小包围盒获得所述被测箱体的上表面的面积；
[0023]基于所述支撑面区域中的点云数据的深度值与所述第二平面内的点云数据的深度值，获得所述被测箱体的高；以及
[0024]基于所述被测箱体的高和所述被测箱体的上表面的面积，获得所述被测箱体的体积。
[0025]在本专利技术的一些优选实施例中，从所述包含被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的点云数据，包括：
[0026]去除所述包含被测箱体的点云数据中的所述支撑面区域，以获得所述被测箱体的点云数据。
[0027]在本专利技术的一些优选实施例中，在基于法线从所述被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的上表面之后，以及，在将所述被测箱体的所述上表面旋转至与所述TOF摄像装置的光轴方向垂直，以获得第二平面之前，进一步包括：
[0028]基于所述支撑面区域中的点云数据，获取支撑面方程；以及
[0029]基于所述支撑面方程，对所述被测箱体的上表面进行优化，其中，优化后的所述被
测箱体的上表面与所述支撑面平行。
[0030]在本专利技术的一些优选实施例中，在获取第一帧由TOF摄像装置采集的包含被测箱体的点云数据之后，进一步包括：
[0031]基于所述支撑面区域中的点云数据，确定所述TOF摄像装置的光轴与所述支撑面区域之间的夹角；以及
[0032]响应于所述TOF摄像装置的光轴与所述支撑面区域之间的夹角不在预设角度范围内，生成角度调整提示，其中，所述角度调整提示用于提示调整所述TOF摄像装置的拍摄角度。
[0033]在本专利技术的一些优选实施例中，在从所述第二平面内获取二维最小包围盒之后，进一步包括：
[0034]判断所述二维最小包围盒的顶点是否完全位于预设框内；以及
[0035]响应于所述二维最小包围盒的顶点超出所述预设框，生成所述被测箱体出框提示。
[0036]在本专利技术的一些优选实施例中，所述箱体体积测量方法进一步包括：
[0037]响应于所述二维最小包围盒的顶点完全位于所述预设框内，判断所述TOF摄像装置与所述被测箱体之间的距离是否在预设距离范围内；以及
[0038]响应于所述TOF摄像装置与所述被测箱体之间的距离不在所述预设距离范围内，生成拍摄距离调整提示。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种箱体体积测量方法，其特征在于，包括：获取第一帧由TOF摄像装置采集的包含被测箱体的点云数据；选取所述包含被测箱体的点云数据中的外框区域作为支撑面区域，其中，所述被测箱体被置放于所述支撑面区域；从所述包含被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的点云数据；基于法线从所述被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的上表面；将所述被测箱体的所述上表面旋转至与所述TOF摄像装置的光轴方向垂直，以获得第二平面；在所述第二平面内获取二维最小包围盒，以基于所述二维最小包围盒获得所述被测箱体的上表面的面积；基于所述支撑面区域中的点云数据的深度值与所述第二平面内的点云数据的深度值，获得所述被测箱体的高；以及基于所述被测箱体的高和所述被测箱体的上表面的面积，获得所述被测箱体的体积。2.根据权利要求1所述的箱体体积测量方法，其中，从所述包含被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的点云数据，包括：选取所述包含被测箱体的点云数据中的中心区域，以获得所述被测箱体的点云数据。3.根据权利要求2所述的箱体体积测量方法，其中，在基于法线从所述被测箱体的点云数据中选取所述被测箱体的上表面之后，以及，在将所述被测箱体的所述上表面旋转至与所述TOF摄像装置的光轴方向垂直，以获得第二平面之前，进一步包括：基于所述支撑面区域中的点云数据，获取支撑面方程；以及基于所述支撑面方程，对所述被测箱体的上表面进行优化，其中，优化后的所述被测箱体的上表面与所述支撑面平行。4.根据权利要求1所述的箱体体积测量方法，其中，在获取第一帧由TOF摄像装置采集的包含被测箱体的点云数据之后，进一步包括：基于所述支撑面区域中的点云数据，确定所述TOF摄像装置的光轴与所述支撑面区域之间的夹角；以及响应于所述TOF摄像装置的光轴与所述支撑面区域之间的夹角不在预设角度范围内，生成角度调整提示，其中，所述角度调整提示用于提示调整所述TOF摄像装置的拍摄角度。5.根据权利要求1所述的箱体体积测量方法，在从所述第二平面内获取二维最小包围盒之后，进一步包括：判断所述二维最小包围盒的顶点是否完全位于预设框内；以及响应于所述二维最小包围盒的顶点超出所述预设框，生成所述被测箱体出框提示。6.根据权利要求5所述的箱体体积测量方法，进一步包括：响应于所述二维最小包围盒的顶点完全位于所述预设框内，判断所述TOF摄像装置与所述被测箱体之间的距离是否在预设距离范围内；以及响应于所述TOF摄像装置与所述被测箱体之间的距离不在所述预设距离范围内，生成拍摄距离调整提示。7.根据权利要求1至6中任一项所述的箱体体积测量方法，进一步包括：获取第二帧由TOF摄像装置采集的包含被测箱体的点云数据；
响应于第二帧所述点云数据和第一帧所述点云数据为包含同一所述被测箱体的点云数据，对基于第二帧所述点云数据获得的所述被测箱体的体积进行修正，其中，该修正的过程包括：基于第一帧所述点云数据中所述被测箱体的高度置信度和上表面置信度，确定基于第一帧所述点云数据获得的所述被测箱体的体积的第一置信度；基于第二帧所述点云数据中所述被测箱体的高度置信度和上表面置信度，确定基于第二帧所述点云数据获得的所述被测箱体的体积的第二置信度；以及基于所述第一置信度、所述第二置信度、基于第一帧所述点云数据获得的所述被测箱体的体积以及基于第二帧所述点云数据获得的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪悦，朱兴霞，连辉，张新远，
申请(专利权)人：浙江舜宇智能光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：