CN105865328A - 一种测量物理重量的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量物理重量的系统及方法，测量物理重量的系统，应用于移动终端中，包括：采集单元用于采集待测物体的第一图像集，并存储；数据获取单元用以获取第一图像集中待测物体的尺寸；匹配单元预先存储有预设物体的第二图像及与预设物体对应一平均密度，匹配单元用以将第一图像集中的第一图像与第二图像进行匹配，当第一图像与第二图像匹配时，输出与第二图像的预设物体对应的平均密度；建模单元用以根据第一图像集构建待测物体的物体模型；处理单元用以根据待测物体的尺寸及待测物体的物体模型，获取待测物体的体积，根据平均密度及待测物体的体积，获取待测物体的质量。

Description

一种测量物理重量的系统及方法

技术领域

本发明涉及移动终端，尤其涉及一种测量物理重量的系统及方法。

背景技术

目前的称重方式，主要是采用电子秤、重量传感器等称重设备获取物体的质量，以测量人体体重为例，只能在有电子称的特定情况下才能测量，但是称重设备用户不便随身携带，无法根据需要随时测量，存在局限性。

发明内容

针对目前测量重量的方式只能依赖于测量仪器的问题，现提供一种旨在实现无需依赖称重设备即可测量物体质量的测量物理重量的系统及方法。

具体技术方案如下：

一种测量物理重量的系统，应用于移动终端中，包括：

一采集单元，用于采集待测物体的第一图像集，并存储；

一数据获取单元，连接所述采集单元，用以获取所述第一图像集中所述待测物体的尺寸；

一匹配单元，连接所述采集单元，并预先存储有预设物体的第二图像及与所述预设物体对应一平均密度，所述匹配单元用以将所述第一图像集中的第一图像与所述第二图像进行匹配，当所述第一图像与所述第二图像匹配时，输出与所述第二图像的所述预设物体对应的所述平均密度；

一建模单元，连接所述采集单元，用以根据所述第一图像集构建所述待测物体的物体模型；

一处理单元，分别连接所述数据获取单元、所述匹配单元和所述建模单元，用以根据所述待测物体的尺寸及所述待测物体的所述物体模型，获取所述待测物体的体积，根据所述平均密度及所述待测物体的体积，获取所述待测物体的质量。

优选的，所述采集单元用于以预设条件采集待测物体的第一图像集，所述预设条件为以平视的角度以所述待测物体为中心，每隔45度采集一幅所述待测物体的所述第一图像。

优选的，所述数据获取单元用以获取所述第一图像集中每幅所述第一图像中所述待测物体的尺寸。

优选的，所述匹配单元包括：

一存储模块，用以存储预设物体的所述第二图像，所述预设物体为多个，每个所述预设物体对应一所述第二图像及一所述平均密度；

一对比模块，连接所述存储模块，用以将所述第一图像集中的所有所述第一图像分别与所述预设物体的所述第二图像进行对比，以获取平均相似度；

一判断模块，连接所述对比模块，用以判断所述平均相似度是否大于预设阈值，输出判断结果；

一处理模块，连接所述判断模块，当所述平均相似度大于所述预设阈值时，所述处理单元提取所述存储模块中与所述第二图像对应的所述平均密度，并输出；或

当所述平均相似度小于或等于所述预设阈值时，所述处理模块生成不匹配提示，通过所述移动终端的显示屏进行显示。

优选的，所述处理单元用以根据所述第一图像集中的所有所述第一图像的尺寸和所述待测物体的所述物体模型依据分割法及微积分法获取所述待测物体的体积。

一种测量物理重量的方法，应用于移动终端中，提供预设物体的第二图像及与所述预设物体对应一平均密度，包括下述步骤：

S1.采集待测物体的第一图像集，并存储；

S2.获取所述第一图像集中所述待测物体的尺寸；

S3.将所述第一图像集中的第一图像与所述第二图像进行匹配，当所述第一图像与所述第二图像匹配时，输出与所述第二图像的所述预设物体对应的所述平均密度；

S4.根据所述第一图像集构建所述待测物体的物体模型；

S5.根据所述待测物体的尺寸及所述待测物体的所述物体模型，获取所述待测物体的体积，根据所述平均密度及所述待测物体的体积，获取所述待测物体的质量，结束。

优选的，在步骤S1中以预设条件采集待测物体的第一图像集，所述预设条件为以平视的角度以所述待测物体为中心，每隔45度采集一幅所述待测物体的所述第一图像。

优选的，在所述步骤S2中获取所述第一图像集中每幅所述第一图像中所述待测物体的尺寸。

优选的，所述预设物体为多个，每个所述预设物体对应一所述第二图像及一所述平均密度，所述步骤S3包括：

S31.将所述第一图像集中的所有所述第一图像分别与所述预设物体的所述第二图像进行对比，以获取平均相似度；

S32.判断所述平均相似度是否大于预设阈值，若是，执行步骤S33；若否，执行步骤S34；

S33.提取与所述第二图像对应的所述平均密度，并输出；

S34.生成不匹配提示提示，通过所述移动终端的显示屏进行显示，结束。

优选的，在所述步骤S5中根据所述第一图像集中的所有所述第一图像的尺寸和所述待测物体的所述物体模型依据分割法及微积分法获取所述待测物体的体积。

上述技术方案的有益效果：

1)测量物理重量的系统通过采集单元获取待测物体的图像，利用数据获取单元根据待测物体的图像获取待测物体的尺寸，采用匹配单元获取待测物体的匹配平均密度，通过处理单元根据待测物体的尺寸、平均密度及物体模型计算待测物体的质量，该系统可嵌入于移动终端，便于携带，应用性强；

2)测量物理重量的方法应用于上述的测量物理重量的系统中。

附图说明

图1为本发明所述的测量物理重量的系统的一种实施例的模块图；

图2为摄像头成像的原理图；

图3为本发明所述的测量物理重量的方法的一种实施例的方法流程图；

图4为本发明所述的测量物理重量的方法的另一种实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

如图1所示，一种测量物理重量的系统，应用于移动终端中，包括：

一采集单元2，用于采集待测物体的第一图像集，并存储；

一数据获取单元3，连接采集单元2，用以获取第一图像集中待测物体的尺寸；

一匹配单元4，连接采集单元2，并预先存储有预设物体的第二图像及与预设物体对应一平均密度，匹配单元4用以将第一图像集中的第一图像与第二图像进行匹配，当第一图像与第二图像匹配时，输出与第二图像的预设物体对应的平均密度；

一建模单元1，连接采集单元2，用以根据第一图像集构建待测物体的物体模型；

一处理单元5，分别连接数据获取单元3、匹配单元4和建模单元1，用以根据待测物体的尺寸及待测物体的物体模型，获取待测物体的体积，根据平均密度及待测物体的体积，获取待测物体的质量。

在本实施例中，通过采集单元2获取待测物体的图像，利用数据获取单元3根据待测物体的图像获取待测物体的尺寸，采用匹配单元4获取待测物体的匹配平均密度，通过处理单元5根据待测物体的尺寸、平均密度及物体模型计算待测物体的质量，该系统可嵌入于移动终端，便于携带，应用性强。

在优选的实施例中，采集单元2用于以预设条件采集待测物体的第一图像集，预设条件为以平视的角度以待测物体为中心，每隔45度采集一幅待测物体的第一图像。

在本实施例中，采集相邻两幅第一图像的夹角可根据用户的需求自行设定，当夹角为45度时，第一图像集由8幅第一图像组成。

在优选的实施例中，数据获取单元3用以获取第一图像集中每幅第一图像中待测物体的尺寸。

在本实施例中，如图2所示，采集单元2可采用移动终端的摄像头对待测物体拍照获取待测物体的第一图像，摄像头的成像原理(如图2所示)与凸透镜成像原理相同，AC为实际的待测物体，高度为W，S表示移动终端的摄像头；BD为待测物体经过摄像头之后所成的第一图像，高度为f，F为焦点；凸透镜成像的公式为：

1/m+1/n=1/v (1)

其中，m为物距，即物体到镜头之间的距离；n为像距；v为焦距；n和v可以从移动终端中直接获取；

数据获取单元3通过公式(1)即可获取物距m，根据相似三角形原理，由图2可知三角形ACS和三角形BDS是两个相似三角形，可得：

$\frac{AC}{BD}=\frac{CS}{DS}---\left(2\right)$

即

$\frac{W}{f}=\frac{m}{n}---\left(3\right)$

从而得到待测物体高度：

W＝f*m/n (4)

同理可得到待测物体的长度和宽度。

由上述根据一幅第一图像获取的相应的待测物体的尺寸的方法，同理可获取第一图像集中不同角度的所有的第一图像中的相应的待测物体的尺寸。

在优选的实施例中，匹配单元4包括：

一存储模块41，用以存储预设物体的第二图像，预设物体为多个，每个预设物体对应一第二图像及一平均密度；

一对比模块43，连接存储模块41，用以将第一图像集中的所有第一图像分别与预设物体的第二图像进行对比，以获取平均相似度；

一判断模块44，连接对比模块43，用以判断平均相似度是否大于预设阈值，输出判断结果；

一处理模块42，连接判断模块44，当平均相似度大于预设阈值时，处理单元5提取存储模块41中与第二图像对应的平均密度，并输出；或

当平均相似度小于或等于预设阈值时，处理模块42生成不匹配提示，通过移动终端的显示屏进行显示。

进一步地，预设物体可分为动物类，水果类两种，其中动物类特指哺乳类动物如人类，哺乳类对应的平均密度均为1.0084克每立方厘米，水果类主要包括苹果，梨，橙子等，其中，苹果的平均密度均为0.75克每立方厘米，梨的平均密度均为0.9克每立方厘米，橙子的平均密度均为1.2克每立方厘米。

在本实施例中，采用对比模块43通过将第一图像集的所有第一图像分别与每个第二图像进行匹配，获取匹配度最高的第二图像，再将第一图像集中的所有第一图像分别与匹配度最高的第二图像进行匹配，获取平均相似度，通过判断模块44判断该平均相似度是否大于预设阈值，若是，则表示待测物体匹配成功，可进行质量测量，输出相应的平均密度；若否，则表示待测物体匹配失败，该待测物体不在测量的种类中，无法测量，并提示用户。

在优选的实施例中，处理单元5用以根据第一图像集中的所有第一图像的尺寸和待测物体的物体模型依据分割法及微积分法获取待测物体的体积。

在本实施例中，通过建模单元1对待测物体的形状进行建模，也就是将立体的物体分成若干个平面，通过数据获取单元3，分别计算这些平面的长，宽，高，然后再将这些平面组合起来还原真实的物体大小，以形成物体模型，再通过处理单元5计算出待测物体的体积，处理单元5以待测物体最大的长宽高为x、y、z轴(待测物体可能不是规则的结构，因此以最大的长宽高建模)建立一个长方体，将整个待测物体包含进去，然后采用分割法以1毫米为最小单位在x、y、z上进行分割，整个物体模型被分割成最小单位为1立方毫米的小块x(其中边缘部分以大于1立方毫米的一半为计算一个，小于则忽略)，然后通过微积分法对对这些小块进行求和∑a，从而获取物体模型的体积t。得到体积之后根据求质量的公式u＝pt即t＝p∑a来求得物体的重量了。

其中u为物体质量，ρ为物体密度，t为物体体积。

如图3所示，一种测量物理重量的方法，应用于移动终端中，提供预设物体的第二图像及与预设物体对应一平均密度，包括下述步骤：

S1.采集待测物体的第一图像集，并存储；

S2.获取第一图像集中待测物体的尺寸；

S3.将第一图像集中的第一图像与第二图像进行匹配，当第一图像与第二图像匹配时，输出与第二图像的预设物体对应的平均密度；

S4.根据第一图像集构建待测物体的物体模型；

S5.根据待测物体的尺寸及待测物体的物体模型，获取待测物体的体积，根据平均密度及待测物体的体积，获取待测物体的质量，结束。

在本实施例中，通过采集待测物体的图像，获取待测物体的尺寸，根据图像对比获取待测物体的匹配平均密度，根据待测物体的尺寸、平均密度及物体模型计算待测物体的质量，该方法可应用于移动终端，便于携带，无需其他实体工具即可对待测物体进行质量测量，应用性强。

在优选的实施例中，在步骤S1中以预设条件采集待测物体的第一图像集，预设条件为以平视的角度以待测物体为中心，每隔45度采集一幅待测物体的第一图像。

在本实施例中，采集相邻两幅第一图像的夹角可根据用户的需求自行设定，当夹角为45度时，第一图像集由8幅第一图像组成。

在优选的实施例中，在步骤S2中获取第一图像集中每幅第一图像中待测物体的尺寸。

在本实施例中，如图2所示，可利用移动终端的摄像头对待测物体拍照获取待测物体的第一图像，摄像头的成像原理(如图2所示)与凸透镜成像原理相同，AC为实际的待测物体，高度为W，S表示移动终端的摄像头；BD为待测物体经过摄像头之后所成的第一图像，高度为f，F为焦点；凸透镜成像的公式为：

1/m+1/n＝1/v (1)，

其中，m为物距，即物体到镜头之间的距离；n为像距；v为焦距；n和v可以从移动终端中直接获取；

通过公式(1)即可获取物距m，根据相似三角形原理，由图2可知三角形ACS和三角形BDS是两个相似三角形，可得：

$\frac{AC}{BD}=\frac{CS}{DS}---\left(2\right)$

即

$\frac{W}{f}=\frac{m}{n}---\left(3\right)$

从而得到待测物体高度：

W＝f*m/n (4)

同理可得到待测物体的长度和宽度。

由上述根据一幅第一图像获取的相应的待测物体的尺寸的方法，同理可获取第一图像集中不同角度的所有的第一图像中的相应的待测物体的尺寸。

如图4所示，在优选的实施例中，预设物体为多个，每个预设物体对应一第二图像及一平均密度，步骤S3包括：

S31.将第一图像集中的所有第一图像分别与预设物体的第二图像进行对比，以获取平均相似度；

S32.判断平均相似度是否大于预设阈值，若是，执行步骤S33；若否，执行步骤S34；

S33.提取与第二图像对应的平均密度，并输出；

S34.生成不匹配提示提示，通过移动终端的显示屏进行显示，结束。

进一步地，预设物体可分为动物类，水果类两种，其中动物类特指哺乳类，哺乳类对应的平均密度均为1.0084克每立方厘米，水果类主要包括苹果，梨，橙子等，其中，苹果的平均密度均为0.75克每立方厘米，梨的平均密度均为0.9克每立方厘米，橙子的平均密度均为1.2克每立方厘米。

在本实施例中，通过将第一图像集的所有第一图像分别与每个第二图像进行匹配，获取匹配度最高的第二图像，再将第一图像集中的所有第一图像分别与匹配度最高的第二图像进行匹配，获取平均相似度，判断该平均相似度是否大于预设阈值，若是，则表示待测物体匹配成功，可进行质量测量，输出相应的平均密度；若否，则表示待测物体匹配失败，该待测物体不在测量的种类中，无法测量，并提示用户。

在优选的实施例中，在步骤S5中根据第一图像集中的所有第一图像的尺寸和待测物体的物体模型依据分割法及微积分法获取待测物体的体积。

在本实施例中，通过对待测物体的形状进行建模，也就是将立体的物体分成若干个平面，分别计算这些平面的长，宽，高，然后再将这些平面组合起来还原真实的物体大小，以形成物体模型，再计算出待测物体的体积，以待测物体最大的长宽高为x、y、z轴(待测物体可能不是规则的结构，因此以最大的长宽高建模)建立一个长方体，将整个待测物体包含进去，然后采用分割法以1毫米为最小单位在x、y、z上进行分割，整个物体模型被分割成最小单位为1立方毫米的小块x(其中边缘部分以大于1立方毫米的一半为计算一个，小于则忽略)，然后通过微积分法对对这些小块进行求和∑a，从而获取物体模型的体积t。得到体积之后根据求质量的公式u＝pt即t＝p∑a来求得物体的重量了。

其中u为物体质量，p为物体密度，t为物体体积。

本方法还可对待测物体的前后左右各拍一张照片，并计算出各个平面的长，宽，高；通过对待测物体建立物体模型将计算好的各个平面重新组合还原真实的待测物体；将物体模型进行分割，并将分割好的小块进行求和，最终获取待测物体的体积，根据匹配获取的平均密度获取待测物体的质量。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种测量物理重量的系统，应用于移动终端中，其特征在于，包括：

一采集单元，用于采集待测物体的第一图像集，并存储；

一数据获取单元，连接所述采集单元，用以获取所述第一图像集中所述待测物体的尺寸；

一匹配单元，连接所述采集单元，并预先存储有预设物体的第二图像及与所述预设物体对应一平均密度，所述匹配单元用以将所述第一图像集中的第一图像与所述第二图像进行匹配，当所述第一图像与所述第二图像匹配时，输出与所述第二图像的所述预设物体对应的所述平均密度；

一建模单元，连接所述采集单元，用以根据所述第一图像集构建所述待测物体的物体模型；

一处理单元，分别连接所述数据获取单元、所述匹配单元和所述建模单元，用以根据所述待测物体的尺寸及所述待测物体的所述物体模型，获取所述待测物体的体积，根据所述平均密度及所述待测物体的体积，获取所述待测物体的质量。

2.如权利要求1所述的测量物理重量的系统，其特征在于，所述采集单元用于以预设条件采集待测物体的第一图像集，所述预设条件为以平视的角度以所述待测物体为中心，每隔45度采集一幅所述待测物体的所述第一图像。

3.如权利要求2所述的测量物理重量的系统，其特征在于，所述数据获取单元用以获取所述第一图像集中每幅所述第一图像中所述待测物体的尺寸。

4.如权利要求1所述的测量物理重量的系统，其特征在于，所述匹配单元包括：

一存储模块，用以存储预设物体的所述第二图像，所述预设物体为多个，每个所述预设物体对应一所述第二图像及一所述平均密度；

一对比模块，连接所述存储模块，用以将所述第一图像集中的所有所述第一图像分别与所述预设物体的所述第二图像进行对比，以获取平均相似度；

一判断模块，连接所述对比模块，用以判断所述平均相似度是否大于预设阈值，输出判断结果；

一处理模块，连接所述判断模块，当所述平均相似度大于所述预设阈值时，所述处理单元提取所述存储模块中与所述第二图像对应的所述平均密度，并输出；或

当所述平均相似度小于或等于所述预设阈值时，所述处理模块生成不匹配提示，通过所述移动终端的显示屏进行显示。

5.如权利要求3所述的测量物理重量的系统，其特征在于，所述处理单元用以根据所述第一图像集中的所有所述第一图像的尺寸和所述待测物体的所述物体模型依据分割法及微积分法获取所述待测物体的体积。

6.一种测量物理重量的方法，应用于移动终端中，其特征在于，提供预设物体的第二图像及与所述预设物体对应一平均密度，包括下述步骤：

S1.采集待测物体的第一图像集，并存储；

S2.获取所述第一图像集中所述待测物体的尺寸；

S3.将所述第一图像集中的第一图像与所述第二图像进行匹配，当所述第一图像与所述第二图像匹配时，输出与所述第二图像的所述预设物体对应的所述平均密度；

S4.根据所述第一图像集构建所述待测物体的物体模型；

S5.根据所述待测物体的尺寸及所述待测物体的所述物体模型，获取所述待测物体的体积，根据所述平均密度及所述待测物体的体积，获取所述待测物体的质量，结束。

7.如权利要求6所述的测量物理重量的方法，其特征在于，在步骤S1中以预设条件采集待测物体的第一图像集，所述预设条件为以平视的角度以所述待测物体为中心，每隔45度采集一幅所述待测物体的所述第一图像。

8.如权利要求7所述的测量物理重量的方法，其特征在于，在所述步骤S2中获取所述第一图像集中每幅所述第一图像中所述待测物体的尺寸。

9.如权利要求6所述的测量物理重量的方法，其特征在于，所述预设物体为多个，每个所述预设物体对应一所述第二图像及一所述平均密度，所述步骤S3包括：

S31.将所述第一图像集中的所有所述第一图像分别与所述预设物体的所述第二图像进行对比，以获取平均相似度；

S32.判断所述平均相似度是否大于预设阈值，若是，执行步骤S33；若否，执行步骤S34；

S33.提取与所述第二图像对应的所述平均密度，并输出；

S34.生成不匹配提示提示，通过所述移动终端的显示屏进行显示，结束。

10.如权利要求8所述的测量物理重量的方法，其特征在于，在所述步骤S5中根据所述第一图像集中的所有所述第一图像的尺寸和所述待测物体的所述物体模型依据分割法及微积分法获取所述待测物体的体积。