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专利号: 202210647611X
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度相机垂直拍摄的多个包裹体积测量方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:利用垂直拍摄的深度相机获取含包裹场景的深度图;

S2:根据深度图中全部像素点的深度值,对每个像素点及其邻域像素点的深度值进行比较,得到深度值变化达到设定阈值的像素点,将此类像素点赋为边缘点,所有的边缘点组成包裹边缘区域;

所述步骤S2中的具体过程如下:

S21:根据包裹上表面与包裹支撑面的深度值不同的原理,遍历全部像素点,计算每个像素点与其设定邻域内像素点的深度值差值的平均值,获取其差值的平均值大于设定阈值a的像素点,所有此类像素点组成变化区域点;

S22:对变化区域点再进行遍历,计算每个像素点的设定邻域内变化区域点数量,获取其数量大于设定阈值b的像素点为包裹边缘点,所有包裹边缘点组成包裹边缘区域;

S3:对包裹边缘区域提取所有内轮廓的最小外接矩形,然后按包裹上表面到深度相机的距离由小到大的顺序,依次对提取到的每个包裹对应的最小外接矩形进行处理;

所述步骤S3中的具体过程如下:

S31:对包裹边缘区域提取所有内轮廓的最小外接矩形,去除因噪点产生的边长小于c个像素长度的最小外接矩形,所有最小外接矩形总个数记为M;

S32:根据包裹上表面到深度相机的距离由小到大的顺序依次进行多包裹的体积测量;

S33:计算每个最小外接矩形对应的轮廓上所有像素点的深度值的中值,获得所有最小外接矩形对应的轮廓的中值数组,然后根据包裹上表面距离深度相机最近原则,按中值数组的由小到大的顺序,依次处理所有提取到的最小外接矩形;

S4:对当前最小外接矩形区域寻找对应包裹上表面的边界像素点;

所述步骤S4中的具体过程如下:

S41:获得包裹边缘区域内轮廓所对应的最小外接矩形的四个顶点像素坐标PS42:对线段P

S43:在沿向量P

S44:针对线段P

S5:对边界像素点进行直线拟合,得到四条边界线并计算这四条边界线的四个交点,分别计算相邻交点间的距离,得到包裹的长宽;

S6:分别求当前最小外接矩形区域内部点和外部点深度值,作差值处理得到包裹的高度值,从而计算出包裹体积;

所述步骤S6中的具体过程如下:

S61:获得包裹边缘区域内轮廓所对应的最小外接矩形的四个顶点像素坐标PS62:分别取对边P

S63:对线段P

S64:对获取到的数组Qh进行k-means聚类处理,获取包裹支撑面到深度相机的实际距离值;

S65:将包裹上表面到深度相机的实际距离值与包裹支撑面到深度相机的实际距离值作差并取绝对值,计算结果即为包裹的高度,结合已获取的包裹的长宽计算出包裹的体积;

在所述步骤S64中,设置聚类数量为两类,当两个聚类的中心值差值小于阈值Tk时,表明测量的包裹全部区域落在其支撑面上,取数组Qh中所有像素点深度值的中值为包裹支撑面到深度相机的实际距离值;

当两个聚类的中心值差值大于阈值Tk时,表明测量的包裹部分区域落在其支撑面上,另一部分区域落在更下一层平面,由于此时包裹支撑面到深度相机的距离比更下一层平面到深度相机的距离更小,因此,k-means聚类中心值较小的一类对应包裹支撑面上的点,k-means聚类中心值较大的一类对应更下一层平面上的点,所以取k-means较小聚类的所有深度值的中值为包裹支撑面到深度相机的实际距离值;

S7:判断是否还有未处理的最小外接矩形,若有,重复S4~S6过程,若无,则场景中所有包裹的体积测量完毕。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的多个包裹体积测量方法,其特征在于:在所述步骤S1中,所述深度图的分辨率为H*W,其中H、W均为正整数。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度相机垂直拍摄的多个包裹体积测量方法,其特征在于:所述步骤S5中的具体过程如下:S51:分别对每条边对应的边界像素点集合进行直线拟合,得到四条边界线的直线方程;

S52:把相邻两条直线的交点作为包裹上表面矩形的顶点,即得到四个顶点;

S53:根据相邻顶点之间的三维距离得到包裹的长宽。

4.根据权利要求3所述的一种基于深度相机垂直拍摄的多个包裹体积测量方法,其特征在于:在所述步骤S53中,计算四个顶点中相邻两像素点之间在平面中的二维距离值,并转换为在空间中的三维距离值,即得到包裹的长宽,从而计算出包裹的体积;其中,二维距离值转换为三维距离值,通过如下公式转换:其中,L