一种非接触式物体体积测量方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触式物体体积测量方法、装置、电子设备及介质，包括获取含有待测物体的深度图像，得到场景点云数据；对场景点云数据进行预处理，得到待测物体点云数据；基于待测物体点云数据，在深度相机坐标系下建立待测物体对应的空间方程；根据待测物体对应的空间方程计算待测物体的高度；对待测物体点云数据进行投影处理，得到待测物体的上表面最小外接矩阵；根据待测物体的高度以及上表面最小外接矩阵计算出待测物体的体积。本申请能实时对物体进行体积测量，有效提升物体体积测量效率的同时，还提高了体积测量准确度。还提高了体积测量准确度。还提高了体积测量准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式物体体积测量方法、装置、电子设备及介质


[0001]本专利技术主要涉及体积测量领域，特别涉及一种非接触式物体体积测量方法、装置、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]随着科技快速发展，在工业制造以及科学研究等各种领域中，很多情况需要测量相关物体的体积，例如在物料投放领域中需要测量物料的体积，在物流运输领域中需要测量物品的体积，在石油化工领域中需要测量化工品的体积等等，然而很多物品由于存在易燃易爆等特性不方便直接测量。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种非接触式物体体积测量方法、装置、电子设备及介质，实现了在不接触物体的前提下准确测量出物体体积。
[0004]第一方面，本申请提供一种物体体积测量方法，包括：获取含有待测物体的深度图像，得到场景点云数据；对场景点云数据进行预处理，得到待测物体点云数据；基于待测物体点云数据，在深度相机坐标系下建立待测物体对应的空间方程；根据待测物体对应的空间方程计算待测物体的高度；对待测物体点云数据进行投影处理，得到待测物体的上表面最小外接矩阵；根据待测物体的高度以及上表面最小外接矩阵计算出待测物体的体积。
[0005]本申请中，先获取含有待测物体的深度图像，得到场景点云数据；然后对场景点云数据进行预处理，得到待测物体点云数据；再基于待测物体点云数据，在深度相机坐标系下建立待测物体对应的空间方程；根据待测物体对应的空间方程计算待测物体的高度；接着对待测物体点云数据进行投影处理，得到待测物体的上表面最小外接矩阵；最后根据待测物体的高度以及上表面最小外接矩阵计算出待测物体的体积。本申请提供的非接触式物体体积测量方法能够在有一定角度的前提下进行目标物体体积的测量，同时可以在短时间内给出体积测量结果，很大程度上减少计算耗时，并且通过待测物体的上表面最小外接矩阵计算出物体体积的方式，提高了体积测量准确度。
[0006]在第一方面的一种实现方式中，对场景点云数据进行预处理，得到待测物体点云数据，包括：对场景点云数据进行空间剪裁滤波，得到空间剪裁滤波后的场景点云数据；对空间剪裁滤波后的场景点云数据进行体素滤波，得到体素滤波后的场景点云数据；对体素滤波后的场景点云数据进行统计滤波，得到统计滤波后的场景点云数据；对统计滤波后的场景点云数据进行点云分割，得到待测物体点云数据。
[0007]本申请通过对场景点云数据进行预处理，能够对场景点云数据预处理后的待测物体点云数据，其中，预处理的过程包括空间剪裁滤波处理、体素滤波处理、统计滤波处理以及点云分割处理，本申请有效剔除了非待测物体点云数据，通过对场景点云数据进行预处理能够提高了体积测量准确度。
[0008]在第一方面的一种实现方式中，对场景点云数据进行空间剪裁滤波，得到空间剪
裁滤波后的场景点云数据，包括：获取场景点云数据中各点云数据对应的探测距离；滤除场景点云数据中探测距离大于探测阈值的点云数据，得到空间剪裁滤波后的场景点云数据。
[0009]本申请通过对场景点云数据进行空间剪裁滤波，能够滤除视野范围内距离较远的点云信息，很大程度上减少后续点云分割的运算时间，提高了待测物的体积测量效率。
[0010]在第一方面的一种实现方式中，对空间剪裁滤波后的场景点云数据进行体素滤波，得到体素滤波后的场景点云数据，包括：对空间剪裁滤波后的场景点云数据进行体素化，得到体素化后的场景点云数据，体素化后的场景点云数据分别位于若干个体素格中；当体素格中存在若干场景点云数据时，获取若干场景点云数据分别到体素格的中心的距离；基于若干场景点云数据分别到体素格的中心的距离，保留到体素格的中心的距离最短的场景点云数据。
[0011]本申请利用体素滤波器将点云体素化从而减少点云的数量，采用体素格中接近中心的点替代体素内的所有点云。在保存点云形状的同时能够提高配准、曲面重建的能力，很大程度上减少了后续点云分割需要的运算量。
[0012]在第一方面的一种实现方式中，对体素滤波后的场景点云数据进行统计滤波，得到统计滤波后的场景点云数据，包括：获取体素滤波后的场景点云数据中每个场景点云数据对应的若干个临近点；计算若干个临近点到场景点云数据的平均距离；当平均距离大于标准阈值时，滤除平均距离大于标准阈值的场景点云数据。
[0013]本申请能够获取体素滤波后的场景点云数据中每个场景点云数据对应的若干个临近点，临近点与场景点云数据之间的距离小于距离阈值；再计算若干个临近点到场景点云数据的平均距离；接着判断当平均距离大于标准阈值时，则认为平均距离大于标准阈值的场景点云数据为离群点，然后将该点移除。
[0014]在第一方面的一种实现方式中，对统计滤波后的场景点云数据进行点云分割，得到待测物体点云数据，包括：分割出统计滤波后的场景点云数据中的地面点云数据，得到待测物体点云数据。
[0015]本申请利用点云一致性进行点云的分割，首先分割出地面，然后去除地面以上的点从而获取待测物体点云数据。本申请利用平面分割能有效的将目标物体和地面分开，以便于进行目标物体体积测量。
[0016]在第一方面的一种实现方式中，基于待测物体点云数据，在深度相机坐标系下建立待测物体对应的空间方程，包括：以深度相机为中心建立深度相机坐标系；基于深度相机坐标系，建立待测物体对应的上表面空间方程z
i
＝a0x
i
+a1y
i
+a2以及待测物体对应的地面空间方程z
j
＝b0x
j
+b1y
j
+b2，其中，x
i
、y
i
、z
i
分别为待测物体对应的第i个上表面点云数据的三维坐标值，a0、a1、a2分别为上表面空间方程的第一系数、第二系数及第三系数，x
j
、y
j
、z
j
分别为待测物体对应的第j个地面点云数据的三维坐标值，b0、b1、b2分别为地面空间方程的第四系数、第五系数及第六系数。
[0017]本申请能够建立以深度相机为中心的坐标系，然后得到待测物体上表面空间方程以及地面空间方程。
[0018]在第一方面的一种实现方式中，根据待测物体对应的空间方程计算待测物体的高度，包括：根据待测物体对应的上表面空间方程建立待测物体对应的上表面空间方程最小二乘目标函数S1＝min∑[(a0x
i
+a1y
i
+a2)
‑
z
i
]2；根据待测物体对应的地面空间方程建立待
测物体对应的地面空间方程最小二乘目标函数S2＝min∑[(a0x
j
+a1y
j
+a2)
‑
z
j
]2；基于待测物体点云数据，对上表面空间方程最小二乘目标函数以及地面空间方程最小二乘目标函数进行求解，得到上表面空间方程以及地面空间方程各系数的求解值；根据上表面空间方程以及地面空间方程各系数的求解值计算出待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式物体体积测量方法，其特征在于，所述方法包括：获取含有待测物体的深度图像，得到场景点云数据；对所述场景点云数据进行预处理，得到待测物体点云数据；基于所述待测物体点云数据，在深度相机坐标系下建立所述待测物体对应的空间方程；根据所述待测物体对应的空间方程计算所述待测物体的高度；对所述待测物体点云数据进行投影处理，得到所述待测物体的上表面最小外接矩阵；根据所述待测物体的高度以及所述上表面最小外接矩阵计算出所述待测物体的体积。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述场景点云数据进行预处理，得到待测物体点云数据，包括：对所述场景点云数据进行空间剪裁滤波，得到空间剪裁滤波后的场景点云数据；对所述空间剪裁滤波后的场景点云数据进行体素滤波，得到体素滤波后的场景点云数据；对所述体素滤波后的场景点云数据进行统计滤波，得到统计滤波后的场景点云数据；对所述统计滤波后的场景点云数据进行点云分割，得到待测物体点云数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述场景点云数据进行空间剪裁滤波，得到空间剪裁滤波后的场景点云数据，包括：获取所述场景点云数据中各点云数据对应的探测距离；滤除所述场景点云数据中所述探测距离大于探测阈值的点云数据，得到空间剪裁滤波后的场景点云数据。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述对所述空间剪裁滤波后的场景点云数据进行体素滤波，得到体素滤波后的场景点云数据，包括：对所述空间剪裁滤波后的场景点云数据进行体素化，得到体素化后的场景点云数据，所述体素化后的场景点云数据分别位于若干个体素格中；当所述体素格中存在若干场景点云数据时，获取所述若干场景点云数据分别到所述体素格的中心的距离；基于所述若干场景点云数据分别到所述体素格的中心的距离，保留所述到所述体素格的中心的距离最短的场景点云数据。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述体素滤波后的场景点云数据进行统计滤波，得到统计滤波后的场景点云数据，包括：获取所述体素滤波后的场景点云数据中每个场景点云数据对应的若干个临近点，所述临近点与所述场景点云数据之间的距离小于距离阈值；计算所述若干个临近点到所述场景点云数据的平均距离；当所述平均距离大于标准阈值时，滤除所述平均距离大于标准阈值的场景点云数据。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述统计滤波后的场景点云数据进行点云分割，得到待测物体点云数据，包括：分割出所述统计滤波后的场景点云数据中的地面点云数据，得到待测物体点云数据。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述待测物体点云数据，在深度相机坐标系下建立所述待测物体对应的空间方程，包括：
以所述深度相机为中心建立深度相机坐标系；基于所述深度相机坐标系，建立所述待测物体对应的上表面空间方程z
i
＝a0x
i
+a1y
i
+a2以及所述待测物体对应的地面空间方程z
j
＝b0x
j
+b1y
j
+b2，其中，x
i
、y
i
、z
i
分别为所述待测物体对应的第i个上表面点云数据的三维坐标值，a0、a1、a2分别为上表面空间方程的第一系数、第二系数及第三系数，x
j
、y
j
、z
j
分别为所述待测物体对应的第j个地面点云数据的三维坐标值，b0、b1、b2分别为地面空间方程的第四系数、第五系数及第六系数。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测物体对应的空间方程计算所述待测物体的高度，包括：根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晶晶，苟傲睿，陈霄翔，李煜，
申请(专利权)人：上海复瞰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：