一种测量三维料堆的方法
【专利摘要】本发明提供了一种测量三维料堆的方法，所述方法包括：将光照通过特定的网格板投射到待测量料堆上，以便在待测量料堆上形成特征点；通过预先布置的摄像机阵列系统，采集待测量料堆的立体图像对；利用形成的特征点在采集的立体图像对之间的视差，获得形成的特征点的三维坐标；用获得的特征点的三维坐标构建待测量料堆的模型；按照预定的步长将构建的模型剖分为多个多面体；基于获得的特征点的三维坐标，确定剖分的每个多面体的体积；将确定的每个多面体的体积之和确定为待测量料堆的体积。
【专利说明】一种测量三维料堆的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于物体测量【技术领域】，特别涉及一种基于多目视觉的测量三维料堆的方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，在生产过程的物流信息化管理过程中，对料堆的有效计量成为大型企业整 个物流信息化管理中一个很重要的环节，特别是，在大型料堆场（例如，水泥厂）中，为了保 证水泥产品生产的稳定，必须始终保持原材料充足的储备量。当原材料的储存量过剩或者 积压时，不仅会引起资源的浪费，也不利于水泥厂资金周转。然而，料堆属于人工微地形、形 状复杂，测量的相对精度要求较高，且存在目标特性的多样性和复杂性，目前尚无行之有效 的解决办法。
[0003] 因此，为了提高大型企业原料管理自动化水平的提高，如何让准确的测量物料堆 体积成为迫在眉睫的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种测量三维料堆的方法，以便对物料堆体的体积进行测量。
[0005] 根据本发明的一方面，提供一种测量三维料堆的方法，所述方法包括：将光照通过 特定的网格板投射到待测量料堆上，以便在待测量料堆上形成特征点；通过预先布置的摄 像机阵列系统，采集待测量料堆的立体图像对；利用形成的特征点在采集的立体图像对之 间的视差，获得形成的特征点的三维坐标；用获得的特征点的三维坐标构建待测量料堆的 模型；按照预定的步长将构建的模型剖分为多个多面体；基于获得的特征点的三维坐标， 确定剖分的每个多面体的体积；将确定的每个多面体的体积之和确定为待测量料堆的体 积。
[0006] 优选地，所述按照预定的步长将构建的模型剖分为多个多面体的步骤包括：自构 建的模型的顶部垂直向下，分别从横向和纵向按照预定的步长将构建的模型剖分为多个柱 体。
[0007] 优选地，所述确定剖分的每个多面体的体积的步骤包括：基于获得的特征点的三 维坐标，确定剖分的每个柱体顶部的每个顶点的三维坐标；使用确定的剖分的每个柱体顶 部的每个顶点的三维坐标，计算剖分的每个柱体的体积。
[0008] 优选地，所述确定剖分的每个柱体顶部的每个顶点的三维坐标的步骤包括：采用 插值的方法确定剖分的每个柱体顶部的每个顶点的三维坐标。
[0009] 优选地，所述插值的方法为：拉格朗日插值法和/或克里金插值法。
[0010] 优选地，所述计算剖分的每个柱体的体积的步骤包括：
[0011] 当剖分的柱体自构建的模型的顶部向下投影为矩形，并且该柱体顶部的四个顶点 的投影坐标分别为（Xi,yi)、（xi+1，yi)、（xi+1，yi+1)、（Xi,yi+1)时，通过如下公式计算该柱体的 体积：
[0012]
【权利要求】
1. 一种测量三维料堆的方法，其特征在于，包括： 将光照通过特定的网格板投射到待测量料堆上，以便在待测量料堆上形成特征点； 通过预先布置的摄像机阵列系统，采集待测量料堆的立体图像对； 利用形成的特征点在采集的立体图像对之间的视差，获得形成的特征点的三维坐标； 用获得的特征点的三维坐标构建待测量料堆的模型； 按照预定的步长将构建的模型剖分为多个多面体； 基于获得的特征点的三维坐标，确定剖分的每个多面体的体积； 将确定的每个多面体的体积之和确定为待测量料堆的体积。
2. 如权利要求2所述的方法，特征在于，所述按照预定的步长将构建的模型剖分为多 个多面体的步骤包括： 自构建的模型的顶部垂直向下，分别从横向和纵向按照预定的步长将构建的模型剖分 为多个柱体。
3. 如权利要求2所述的方法，特征在于，所述确定剖分的每个多面体的体积的步骤包 括： 基于获得的特征点的三维坐标，确定剖分的每个柱体顶部的每个顶点的三维坐标； 使用确定的剖分的每个柱体顶部的每个顶点的三维坐标，计算剖分的每个柱体的体 积。
4. 如权利要求3所述的方法，特征在于，所述确定剖分的每个柱体顶部的每个顶点的 三维坐标的步骤包括： 采用插值的方法确定剖分的每个柱体顶部的每个顶点的三维坐标。
5. 如权利要求4所述的方法，特征在于，所述插值的方法为：拉格朗日插值法和/或克 里金插值法。
6. 如权利要求3所述的方法，特征在于，所述计算剖分的每个柱体的体积的步骤包括： 当剖分的柱体自构建的模型的顶部向下投影为矩形，并且该柱体顶部的四个顶点的投 影坐标分别为（Xp yj、（xi+1，yj、（xi+1，yi+1)、（Xp yi+1)时，通过如下公式计算该柱体的体 积： vi 一 (x i+^Xj) (yi+1-yj) zk+l/2 (xi+1-Xj) (yi+1_yi) (zkd_zka) 其中，Zk为该柱体顶部的四个顶点在Z方向的最小值，z kd为该柱体顶部的四个顶点在 Z方向的最大值，zka为该柱体顶部的四个顶点在Z方向的最小值； 当剖分的柱体自构建的模型的顶部向下投影为三角形，并且该柱体的三个顶点的投影 坐标分别为（Xi，yj、（xi+1，y)、（xi+1，yi+1)时，通过如下公式计算该柱体的体积：vi - 1/3 (x i+1-Xj) (yj+i-y；) zk 其中，Zk为该柱体顶部的三个顶点在z方向的最大值； 当剖分的柱体自构建的模型的顶部向下投影为梯形，并且该柱体的四个顶点的投影坐 标分别为（Xi，y)、（xi+1，y)、（xi+1，yi+lmax)、（Xi，y imax)时，通过如下公式计算该柱体的体积： Vi= 1/3 (x i+1-Xi) (y i+lmax 乂 imax )zk+l/2 (xi+1-Xi) (yimax-yi) zk 其中，zk为该柱体顶部的四个顶点在z方向的最大值。
7. 如权利要求1?6任一项所述的方法，特征在于，所述摄像机阵列系统包括一台TOF 深度摄像机和八台可见光摄像机。
8.如权利要求7所述的方法，特征在于，八台可见光摄像机均匀分布在待测量料对的 周围。
【文档编号】G01F17/00GK104482983SQ201410853657
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】陈春, 吴胤旭 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院