一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，先采用3D结构光深度相机拍摄被测货物，获得深度图，再计算深度图中所有包含深度值的像素点的世界坐标，得到预处理后的深度图，然后将预处理后的深度图转化为灰度图，再对灰度图进行去噪和轮廓提取，得到轮廓图，将轮廓图与深度图对照，对轮廓点进行反向追踪，寻找从深度图中投射来的对应点，从而利用3D结构光深度相机的内参矩阵计算得到轮廓图中被测货物轮廓的相关尺寸，最后将被测货物轮廓的相关尺寸标注到轮廓图中，并绘制工程制图图标，从而得到货物图纸。本发明专利技术结合由深度图计算得到的世界坐标以及图像处理的相关技术，实现对深度图的采集以及对货物尺寸图纸的自动生成。图纸的自动生成。图纸的自动生成。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，具体是一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法。

技术介绍

[0002]随着物流行业的快速发展，特别是近几年快件物流形式的飞速发展，快递公司中转站的快件类货物流通量日益增多。快件类货物在分类整理时需要对货物的长宽高尺寸等数据进行测量，然后将货物的参数输入到系统内，以达到对货物进行全方面监控的目的。
[0003]目前，对货物尺寸的图纸绘制的方式有很多。第一种是通过人工拉尺获取货物的尺寸信息，然后进行图纸绘制，适合货物量较少的情况。缺点是数据误差大，劳动强度大，作业效率低。第二种是静态货物测量设备，人工将货物放置于测量区域，通过尺寸测量设备快速获取货物的尺寸信息，然后进行图纸绘制。但缺点是无法满足大批量大货物数据采集的需求。第三种是大货物测量设备，使用叉车将货物搬运至指定区域，通过视觉测量镜头采集货物的尺寸信息，然后进行图纸绘制。这种方式测量大件货物信息时，不仅测量难度高，而且数据误差大、效率低下。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，利用3D结构光深度相机采集到的深度图，结合由深度图计算得到的世界坐标以及图像处理的相关技术，实现对深度图的采集以及对货物尺寸图纸的自动生成。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，具体包括有以下步骤：
[0007](1)、深度图预处理：首先采用3D结构光深度相机拍摄被测货物并进行图像背景去噪，获得深度图a1，再根据3D结构光深度相机的内参矩阵，计算深度图a1中所有包含深度值的像素点的世界坐标，最后去除世界坐标中的地面噪音，得到预处理后的深度图a2；
[0008](2)、生成货物图纸：首先将深度图a2转化为灰度图b1后，然后对灰度图b1进行去噪和轮廓提取，得到轮廓图b3，将轮廓图b3与深度图a2对照，对轮廓点进行反向追踪，寻找从深度图a2中投射来的对应点，从而利用3D结构光深度相机的内参矩阵计算得到轮廓图b4中被测货物轮廓的相关尺寸，最后将被测货物轮廓的相关尺寸标注到轮廓图b4中，并绘制工程制图图标，得到轮廓标注图纸b5。
[0009]所述的步骤(1)中，所述的3D结构光深度相机在规定的拍摄位置多次拍摄被测货物，从而获得多张深度图，并根据多张深度图拍摄位置之间的相对距离，拼接形成原始深度图a0，再根据3D结构光深度相机与被测货物之间的水平距离，去除掉原始深度图a0中在被测货物之前或之后的背景噪音，从而获得深度图a1。
[0010]所述的步骤(1)中，根据3D结构光深度相机的内参矩阵，计算深度图a1中所有包含深度值的像素点的世界坐标，所述的世界坐标的计算公式见公式(1)：
[0011][0012]公式(1)中，u、v为像素点的像素坐标，z为深度值，f
x
、s、f
y
、c
x
、c
y
均为3D结构光深度相机内参矩阵中的出厂固定值，x，y，z为计算出的世界坐标。
[0013]所述的步骤(1)中，去除世界坐标中高度在0～20mm范围内的地面噪音，得到预处理后的深度图a2。
[0014]所述的步骤(2)中，将深度图a2转化为灰度图b1的具体方式是：读取深度图a2中的深度值信息，在正视图方向展开，每个像素点的颜色数值扩展为0～255，从而得到灰度图b1。
[0015]所述的步骤(2)中，灰度图b1进行去噪处理的具体方式为：对灰度图b1进行膨胀处理，使得货物的边界轮廓扩粗，桥接断裂的缝隙，然后使用中值滤波进行图像去噪，获得灰度图b2。
[0016]所述的灰度图b2使用索贝尔算子进行轮廓提取，得到轮廓图b3，再对轮廓图b3进行轮廓曲线的精细完善，得到带有级别的轮廓图b4，然后将轮廓图b4与深度图a2对照，对轮廓点进行反向追踪，寻找从深度图a2中投射来的对应点，从而利用3D结构光深度相机的内参矩阵计算得到轮廓图b4中被测货物轮廓的相关尺寸。
[0017]所述的轮廓图b3进行轮廓曲线的精细完善的具体方式为：对轮廓图b3中粗检测的结果进行分析，并和灰度图b1比对，调整边缘点，同时对寻找到的轮廓进行分级，按照树形结构进行存储，从而对被测货物内部形状的边缘也进行轮廓绘制，最后得到带有级别的轮廓图b4。
[0018]所述的步骤(2)中，将被测货物轮廓的相关尺寸标注到轮廓图b4中，并绘制工程制图图标，得到轮廓标注图纸b5的具体方式为：寻找轮廓图b4中每个轮廓的最小正外接矩形来定位标注点，然后在轮廓图b4上绘制工程制图图标，并将被测货物轮廓的相关尺寸标注于指定的标注点处，从而得到轮廓标注图纸b5。
[0019]本专利技术的优点：
[0020]本专利技术利用3D结构光深度相机采集深度图，对深度图进行图像处理，从而快速采集被测货物轮廓的尺寸信息，并将被测货物轮廓的相关尺寸标注到轮廓图中，并绘制工程制图图标，从而自动生成货物图纸。本专利技术对比传统方式，具有成本低、效率高、精度高等优势，能够大幅缩短传统制图所需时间，为后续的货物配载、仓储规划、运力调度等流程提供参考，实现精细化管理。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施例中地面噪音去除前的深度图a1。
[0022]图2是本专利技术实施例中地面噪音去除前的深度图a2。
[0023]图3是本专利技术实施例中带有级别的轮廓图b4。
[0024]图4是本专利技术具体实施例采集到的标注数值和三次测量数值图表。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：
[0027](1)、深度图预处理：
[0028]S1、首先将3D结构光深度相机置于支撑架上，并与电脑连接；
[0029]S2、3D结构光深度相机在规定的拍摄位置多次拍摄被测货物，从而获得多张深度图，并根据多张深度图拍摄位置之间的相对距离，拼接形成原始深度图a0；
[0030]S3、再根据3D结构光深度相机与被测货物之间的水平距离，去除掉原始深度图a0中在被测货物之前或之后的背景噪音，从而获得深度图a1，此时深度图a1中还含有与被测货物处于同一距离范围的地面背景噪音(见图1)；
[0031]S4、根据3D结构光深度相机的内参矩阵，计算深度图a1中所有包含深度值的像素点的世界坐标，世界坐标的计算公式见公式(1)：
[0032][0033]公式(1)中，u、v为像素点的像素坐标，z为深度值，f
x
、s、f<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：(1)、深度图预处理：首先采用3D结构光深度相机拍摄被测货物并进行图像背景去噪，获得深度图a1，再根据3D结构光深度相机的内参矩阵，计算深度图a1中所有包含深度值的像素点的世界坐标，最后去除世界坐标中的地面噪音，得到预处理后的深度图a2；(2)、生成货物图纸：首先将深度图a2转化为灰度图b1后，然后对灰度图b1进行去噪和轮廓提取，得到轮廓图b3，将轮廓图b3与深度图a2对照，对轮廓点进行反向追踪，寻找从深度图a2中投射来的对应点，从而利用3D结构光深度相机的内参矩阵计算得到轮廓图b4中被测货物轮廓的相关尺寸，最后将被测货物轮廓的相关尺寸标注到轮廓图b4中，并绘制工程制图图标，得到轮廓标注图纸b5。2.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，所述的3D结构光深度相机在规定的拍摄位置多次拍摄被测货物，从而获得多张深度图，并根据多张深度图拍摄位置之间的相对距离，拼接形成原始深度图a0，再根据3D结构光深度相机与被测货物之间的水平距离，去除掉原始深度图a0中在被测货物之前或之后的背景噪音，从而获得深度图a1。3.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，根据3D结构光深度相机的内参矩阵，计算深度图a1中所有包含深度值的像素点的世界坐标，所述的世界坐标的计算公式见公式(1)：公式(1)中，u、v为像素点的像素坐标，z为深度值，f
x
、s、f
y
、c
x
、c
y
均为3D结构光深度相机内参矩阵中的出厂固定值，x，y，z为计算出的世界坐标。4.根据权利要求1所述的一种基于3D结构光深度相机的货物图纸自动生成方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，去除世界坐标中...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉劲松，王飞，孙健，徐长江，戴仕风，
申请(专利权)人：上海恒岳智能交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：