CN107655536A - 一种物体体积测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物体体积测量系统及方法，所述系统包括传送带、图像采集设备、图像处理设备和线激光器；图像采集设备，用于按照设定的时间间隔采集传送带上包含线激光器发射的激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给图像处理设备；图像处理设备，用于接收每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度；根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。用以解决现有技术中存在对物体的高度测量不准确，导致测量出的物体体积不准确的问题。

Description

一种物体体积测量系统及方法

技术领域

本发明涉及量测技术领域，尤其涉及一种物体体积测量系统及方法。

背景技术

随着电子商务的飞速发展，网络购物量也在飞速的增加，带动着物流行业的快速发展，在现在的物流行业，物体的体积因涉及到物流计费、装车运输及仓库存储，获取物体的体积是必须的。现有对物体体积的测量方法是在传送带的横截面上设置由多条平行的激光构成的激光光幕，物体在传送带的带动下穿过激光光幕时会阻断物体高度以下的激光的传输，从而确定出物体的高度。并根据图像采集设备采集的物体的图片中物体所占的像素面积、图像采集设备相对于传送带的高度、图像采集设备的焦距、物体的高度，计算出物体上表面积，根据物体的上表面积和物体的高度，确定物体的体积。

然而现有技术中，因激光光幕是由多条平行的激光构成，构成光幕的激光之间存在间隙，导致测量的物体的高度存在误差，并且因为物体的高度存在误差，在根据图像采集设备采集的物体的图片中物体所占的像素面积、图像采集设备相对于传送带的高度、图像采集设备的焦距、物体的高度，计算物体上表面积时也会存在误差，导致确定的物体的体积不准确，影响了对物体体积测量的准确性，给物体的计费、及存储造成了影响，降低了用户体验。

发明内容

本发明提供一种物体体积测量系统及方法，用以解决现有技术中存在对物体的高度测量不准确，导致测量出的物体体积不准确，给物体的计费、运输及存储造成影响，影响了用户体验的问题。

本发明公开了一种物体体积测量系统，所述系统包括传送带、图像采集设备和图像处理设备，所述系统还包括：线激光器；其中，所述图像采集设备和所述线激光器设置在所述传送带的上方；

所述线激光器，用于向所述传送带上发射激光线；

所述图像采集设备，用于按照设定的时间间隔采集所述传送带上包含所述激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给所述图像处理设备；

所述图像处理设备，用于接收所述图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度；根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。

进一步地，所述图像处理设备，具体用于针对每张第一图片中物体的第一高度，进行点云去噪，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度。

进一步地，所述图像处理设备，具体用于根据物体的目标高度，确定与所述物体的目标高度对应的每张目标第一图片中激光线的长度；根据所述激光线的长度和所述每张目标第一图片对应的采集时间，构造物体的最小外接长方体，确定物体的体积。

进一步地，所述图像处理设备，具体用于根据确定物体的第一高度，其中h为物体的第一高度、u为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的距离、v为图像采集设备的透镜的中心点，与发射到传送带上的激光线的中心点投影到图像采集设备的图像传感器上的点的距离、θ为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的连线，和发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜中心点的连线的夹角、h′为将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。

进一步地，所述图像处理设备，还用于针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别该图片中激光线在预设的坐标系中的位置。

进一步地，所述系统还包括L型支架，用于固定所述图像采集设备和线激光器。

本发明公开了一种基于上述图像处理设备的物体体积测量方法，所述方法包括：

接收图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，其中，所述每张第一图片为所述图像采集设备按照设定的时间间隔采集传送带上包含线激光器发射的激光线的第一图片后发送的；

根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。

进一步地，所述根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度包括：

针对每张第一图片中物体的第一高度，进行点云去噪，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度。

进一步地，所述根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积包括：

根据物体的目标高度，确定与所述物体的目标高度对应的每张目标第一图片中激光线的长度；根据所述激光线的长度和所述每张目标第一图片对应的采集时间，构造物体的最小外接长方体，确定物体的体积。

进一步地，所述接收图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度包括：

根据确定物体的第一高度，其中h为物体的第一高度、u为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的距离、v为图像采集设备的透镜的中心点，与发射到传送带上的激光线的中心点投影到图像采集设备的图像传感器上的点的距离、θ为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的连线，和发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜中心点的连线的夹角、h′为将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。

进一步地，所述将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离之前，所述方法还包括：

针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别该图片中激光线在预设的坐标系中的位置。

本发明公开了一种物体体积测量系统及方法，所述系统包括传送带、图像采集设备和图像处理设备，所述系统还包括：线激光器；其中，所述图像采集设备和所述线激光器设置在所述传送带的上方；所述线激光器，用于向所述传送带上发射激光线；所述图像采集设备，用于按照设定的时间间隔采集所述传送带上包含所述激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给所述图像处理设备；所述图像处理设备，用于接收所述图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度；根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。由于在本发明实施例中，通过接收的图像采集设备采集的包含线激光器向传送带上发射的激光线的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，提高了对物体目标高度确定的精度，保证了对物体体积测量的准确性，给物体的计费、运输及存储带来了便利，提高了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A-1B为本发明实施例1提供的一种物体体积测量系统安装示意图；

图2为本发明实施例3和7提供的一种物体体积测量系统工作原理示意图；

图3为本发明实施例5提供的一种物体体积测量过程示意图。

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。

实施例1：

图1A-1B为本发明实施例提供的一种物体体积测量系统安装示意图，所述系统包括传送带11、图像采集设备12和图像处理设备13，所述系统还包括：线激光器14；其中，图像采集设备12和线激光器14设置在传送带11的上方；所述系统还包括L型支架15，用于固定图像采集设备12和线激光器14；

线激光器14，用于向传送带11上发射激光线；

图像采集设备12，用于按照设定的时间间隔采集传送带11上包含所述激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给图像处理设备13；

图像处理设备13，用于接收图像采集设备12发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带11上未存在物体时图像采集设备12采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度；根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。

在本发明实施例中，图像处理设备13可以为个人电脑(PC)、平板电脑等设备，图像处理设备13与图像采集设备12可以通过有线或者无线的方式进行数据的传输。

具体的，线激光器14和图像采集设备12设置在传送带11的上方，线激光器14用于向传送带11上发射激光线，当传送带11上存在物体时，传送带11带动物体传输，物体通过线激光器14发射的激光线对应的传送带11区域时，线激光器14发射的激光线照射在物体上，激光线的位置由传送带11移动到物体上。

图像采集设备12按照设定的时间间隔采集传送带11上包含激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给图像处理设备13。图像处理设备13针对图像采集设备12发送的每张第一图片，将该第一图片和预先保存的传送带11上未存在物体时所述图像采集设备12采集的第二图片在同一坐标系下进行配准，例如：在同一平面直角坐标系下进行配准，识别在所述坐标系下该第一图片中激光线相对于所述第二图片中激光线的距离，根据所述距离、线激光器14的发射角度、图像采集设备12的安装的角度、线激光发射器与图像采集设备12镜头的中心距及图像采集设备12的焦距采用三角测距法确定该第一图片中物体的第一高度。并根据确定出的每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，例如：可以将每张第一图片中物体的第一高度的平均值，作为物体的目标高度；或将每张第一图片中物体的第一高度中的众数，作为物体的目标高度；或将每张第一图片中物体的第一高度中的中位数，作为物体的目标高度；当然了也可以采用其他的统计学方式，根据每个第一高度，确定物体的目标高度，在本发明实施例中就不在一一列举。

另外，为了防止图像采集设备12采集的不存在物体的第一图片对物体的目标高度的确定造成干扰，在根据确定出的每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度之前，还可以将等于零的第一高度进行滤除。

确定物体的目标高度后，图像处理设备13根据与物体的目标高度对应的至少一张第一图片中物体所占的像素面积、图像采集设备12距离传送带11的高度、物体的目标高度、图像采集设备12安装的角度和图像采集设备12的焦距，计算物体的上表面积，根据物体的上表面积与目标高度的积，确定物体的体积。在本发明实施例中，根据图片中物体所占的像素面积、图像采集设备12距离传送带11的高度、物体的目标高度、图像采集设备12安装的角度和图像采集设备12的焦距，计算物体的上表面积是现有技术不再进行赘述。

由于在本发明实施例中，通过接收的图像采集设备采集的包含线激光器向传送带上发射的激光线的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，提高了对物体目标高度确定的精度，保证了对物体体积测量的准确性，给物体的计费、运输及存储带来了便利，提高了用户体验。

实施例2：

为了提高对物体高度测量的准确性，在上述实施例的基础上，在本发明实施例中，所述图像处理设备13，具体用于针对每张第一图片中物体的第一高度，进行点云去噪，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度。

具体的，针对每张第一图片中物体的第一高度，采用预设的点云去噪算法，例如：K-近邻算法，去除物体第一高度中的噪声点，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度，例如：根据去噪后的物体的每个第一高度的平均值，确定物体的目标高度；或根据去噪后的物体的每个第一高度中的众数，确定物体的目标高度；或根据去噪后的物体的每个第一高度中的中位数，确定物体的目标高度；或根据去噪后的物体的每个第一高度中的最大值，确定物体的目标高度等。

实施例3：

为了准确的获取物体的高度，在上述各实施例的基础上，在本发明实施例中，所述图像处理设备13，具体用于根据确定物体的第一高度，其中h为物体的第一高度、u为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的距离、v为图像采集设备的透镜的中心点，与发射到传送带上的激光线的中心点投影到图像采集设备的图像传感器上的点的距离、θ为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的连线，和发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜中心点的连线的夹角、h′为将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。

具体的，图像采集设备12，将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离h′，并将所述h′代入公式确定所述第一图片中物体的第一高度h。

为了便于对上述公式中u、v、θ的确定，可以将至少三个不同的已知高度的物体分别通过传送带11，通过图像采集设备12分别采集所述已知高度的物体的第三图片，得到至少三张不同的已知高度的物体的第三图片，将所述至少三张不同的已知高度的物体的第三图片分别和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据每张第三图片中激光线在预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在预设的坐标系中的位置，确定的每张第三图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。并将所述至少三个不同的已知物体的高度及其对应的第三图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离分别代入公式中，确定公式中的u、v、θ。

同时，为了防止噪声对激光线位置的确认造成干扰，所述图像处理设备13，还用于针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别该图片中激光线在预设的坐标系中的位置。

在本发明实施例中，针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别图片中激光线在预设的坐标系中的位置是现有技术，不再进行赘述。

在上述实施例中，也可以将每张第一图片与第二图片在预设的坐标系中配准后，根据每张第一图片中的激光线在物体上的每个像素点与第二图片中对应像素点的距离，通过上述公式确定每张第一图片中的激光线在物体上的每个像素点对应的物体的高度，其中h′为第一图片中的激光线在物体上的像素点与第二图片中对应像素点的距离，h为第一图片中的激光线在物体上的像素点对应的物体的高度。并可以根据每张第一图片中的激光线在物体上的每个像素点对应的物体的高度采用统计学方式，确定每张第一图片中物体的第一高度。例如：将所述每个像素点对应的物体的高度中的众数，作为每张第一图片中物体的第一高度，或将所述每个像素点对应的物体的高度中的平均值，作为每张第一图片中物体的第一高度等。

如图2所示的物体体积测量系统工作原理示意图，图像采集设备12包括透镜和图像传感器，其中O(0，0，0)是发射到传送带上的激光线的中心点，为世界坐标系中的原点、P(x，y，z)为世界坐标系中的激光线照射在物体上的一个点，Q点为世界坐标系中透镜的中心点，也是预先标定的图像三维坐标系中的原点，其中预先标定图像三维坐标系的方法可以采用张正友标定法，在图像三维坐标系中图像传感器的每个点在Z轴方向上的坐标均被标定为1，O’(x₀’，y₀’，1)为世界坐标系中坐标原点通过透镜投影到图像传感器上后，在图像三维坐标系中的点，P’(x’,y’，1)为世界坐标系中激光线照射在物体上的点P通过透镜投影到图像传感器上后，在图像三维坐标系中的点，h’＝|O’P’|为O’到P’的距离，其中参数u＝|OQ|为Q到O的距离，参数v＝|O’Q|为Q到O’的距离，参数θ为OP与OQ的夹角。

另外，如图2所示当线激光器、图像采集设备、及传送带的位置固定后，线激光器发射的激光线构成的激光三角平面是固定的，以O(0，0，0)为世界坐标系中的原点，可以确定出所述激光三角平面的平面方程Ax+By+Cz＝1，透镜的中心点Q是固定不变的，此外，第一图片中激光发射器照射在被测物上的点P对应图像三维坐标系中的P’的坐标是可以实时获取的，可以根据图像三维坐标系中P’的坐标，确定P’点对应的世界坐标系中的P”的坐标，并根据Q在世界坐标系中的坐标，可以获得Q P”对应的直线方程，根据所述Q P”对应的直线方程与平面方程Ax+By+Cz＝1交点的坐标，可以确定出P(x,y,z)坐标，根据P点坐标中z的值，确定P点的高度，基于同样的原理，也可以确定出第一图片中对应的激光线，照射在物体上的每个点的高度。

在本发明实施例中，以透镜的中心点作为坐标原点，标定图像三维坐标系，及根据图像三维坐标系中点的坐标确定该点对应的世界坐标系中的坐标是现有技术，不再进行赘述。

实施例4：

为了提高测量的物体体积的准确性，在上述各实施例的基础上，在本发明实施例中，所述图像处理设备13，具体用于根据物体的目标高度，确定与所述物体的目标高度对应的每张目标第一图片中激光线的长度；根据所述激光线的长度和所述每张目标第一图片对应的采集时间，构造物体的最小外接长方体，确定物体的体积。

具体的，因为针对每张第一图片都会确定出物体的第一高度，而根据第一高度确定了目标高度后，目标高度可能与第一高度相同，也可能不同。因此确定了物体的目标高度后，根据预设的测量误差范围，可以确定该目标高度对应的第一高度范围，图像处理设备13将确定出的第一高度位于该第一高度范围的第一图片确定为第一目标图片。

例如：如果根据每个第一高度确定的目标高度为10cm，而预先设定的误差范围为±1cm，则目标高度对应的第一高度范围为9cm～11cm，如果根据某一第一图片确定的第一高度为10.5cm，则该第一图片为目标第一图片。

图像处理设备13根据物体的目标高度、图像采集设备12安装时距离传送带11的高度、图像采集设备12安装的角度及图像采集设备12的焦距，根据成像原理，可以确定图像采集设备12采集的第一图片中每两个像素点对应的实际距离。因此图像处理设备13识别每张目标第一图片中第一高度在所述第一高度范围内的每个像素点，从而确定该目标第一图片中物体的实际宽度。

因为激光线在第一图片中的位置是固定的，但是位于传送带上的物体随着传送带的移动，每次进行第一图片采集时，物体位于激光线所在位置的具体部位是不同的，而且是由第一图片的采集时间间隔，以及传送带的传送速度确定的。因此可以根据传送带11的传输速度，任意两张相邻的目标第一图片的采集时间，可以确定采集时间差值，根据该采集时间差值，可以确定在该采集时间差值中物体在传送带上运动的距离，而根据第一张目标第一图片和最后一张目标第一图片的采集时间差值，即可确定物体的实际长度。

但为了进一步保证测量的物体的体积的准确性，在本发明实施例中根据任意两张相邻的目标第一图片的采集时间，传送带11的传输速度，以及该任意采集时间相邻的目标第一图片对应的物体的实际宽度，可以构造该物体对应的最小子外接长方形，根据每个最小子外接长方形，可以确定该物体对应的最小外接长方形，再根据该目标高度，将构造的外接长方体，确定为物体的体积。

另外，因为物体的第一高度为还可以通过公式 其中z等于物体的第一高度h，为获取第一图片中对应的激光线，照射在物体上的每个点在世界坐标系中的X轴方向上和Y轴方向上的坐标(x，y)，而(x’，y’)为该点在图像三维坐标系中X轴方向上和Y轴方向上的坐标。因此物体位于激光线上的每个点在世界坐标系中的坐标，可以通过上述公式确定，从而确定物体位于激光线上的实际宽度。后续确定物体的最小子外接长方形，以及最小外接长方形，并确定物体体积的过程与上述实施例相同，在此不再赘述。

实施例5：

图3为本发明实施例提供的一种物体体积测量过程示意图，该过程包括：

S301：接收图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，其中，所述每张第一图片为所述图像采集设备按照设定的时间间隔采集传送带上包含线激光器发射的激光线的第一图片后发送的。

本发明实施例提供的物体体积测量方法应用于图像处理设备，所述图像处理设备可以为个人电脑(PC)、平板电脑等设备。

具体的，接收图像采集设备按照设定的时间间隔采集的传送带上包含线激光器发射的激光线的每张第一图片，针对每张第一图片将该第一图片和预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片在同一坐标系下进行配准，例如：在同一平面直角坐标系下进行配准，识别在所述坐标系下该第一图片中激光线相对于所述第二图片中激光线的距离，根据所述距离、线激光器的发射角度、图像采集设备的图像的安装角度、线激光发射器与图像采集设备镜头的中心距及图像采集设备的焦距采用三角测距法确定该第一图片中物体的第一高度。并根据确定出的每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，例如：可以将每张第一图片中物体的第一高度的平均值，作为物体的目标高度；或将每张第一图片中物体的第一高度中的众数，作为物体的目标高度；或将每张第一图片中物体的第一高度中的中位数，作为物体的目标高度；当然了也可以采用其他的统计学方式，根据每个第一高度，确定物体的目标高度，在本发明实施例中就不在一一列举。

另外，为了防止图像采集设备采集的不存在物体的第一图片对物体的目标高度的确定造成干扰，在根据确定出的每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度之前，还可以将等于零的第一高度进行滤除。

S302：根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。

具体的，根据与物体的目标高度对应的至少一张第一图片中物体所占的像素面积、图像采集设备距离传送带的高度、物体的目标高度、图像采集设备安装的角度和图像采集设备的焦距，计算物体的上表面积，根据物体的上表面积与目标高度的积，确定物体的体积。在本发明实施例中，根据图片中物体所占的像素面积、图像采集设备距离传送带的高度、物体的目标高度、图像采集设备安装的角度和图像采集设备的焦距，计算物体的上表面积是现有技术不再进行赘述。

由于在本发明实施例中，通过接收的图像采集设备采集的包含线激光器向传送带上发射的激光线的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，提高了对物体目标高度确定的精度，保证了对物体体积测量的准确性，给物体的计费、运输及存储带来了便利，提高了用户体验。

实施例6：

为了提高对物体高度测量的准确性，在上述实施例的基础上，在本发明实施例中，所述根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度包括：

针对每张第一图片中物体的第一高度，进行点云去噪，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度。

具体的，针对每张第一图片中物体的第一高度，采用预设的点云去噪算法，例如：K-近邻算法，去除物体第一高度中的噪声点，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度，例如：根据去噪后的物体的每个第一高度的平均值，确定物体的目标高度；或根据去噪后的物体的每个第一高度中的众数，确定物体的目标高度；或根据去噪后的物体的每个第一高度中的中位数，确定物体的目标高度；或根据去噪后的物体的每个第一高度中的最大值，确定物体的目标高度等。

实施例7：

为了准确的获取物体的高度，在上述各实施例的基础上，在本发明实施例中，所述接收图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度包括：

根据确定物体的第一高度，其中h为物体的第一高度、u为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的距离、v为图像采集设备的透镜的中心点，与发射到传送带上的激光线的中心点投影到图像采集设备的图像传感器上的点的距离、θ为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的连线，和发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜中心点的连线的夹角、h′为将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。

具体的，将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离h′，并将所述h′代入公式确定所述第一图片中物体的第一高度h。

为了便于对上述公式中u、v、θ的确定，可以将至少三个不同的已知高度的物体分别通过传送带，通过图像采集设备分别采集所述已知高度的物体的第三图片，得到至少三张不同的已知高度的物体的第三图片，将所述至少三张不同的已知高度的物体的第三图片分别和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据每张第三图片中激光线在预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在预设的坐标系中的位置，确定的每张第三图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。并将所述至少三个不同的已知物体的高度及其对应的第三图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离分别代入公式中，确定公式中的u、v、θ。

同时，为了防止噪声对激光线位置的确认造成干扰，所述将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离之前，所述方法还包括：

针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别该图片中激光线在预设的坐标系中的位置。

在本发明实施例中，针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别图片中激光线在预设的坐标系中的位置是现有技术，不再进行赘述。

在上述实施例中，也可以将每张第一图片与第二图片在预设的坐标系中配准后，根据每张第一图片中的激光线在物体上的每个像素点与第二图片中对应像素点的距离，通过上述公式确定每张第一图片中的激光线在物体上的每个像素点对应的物体的高度，其中h′为第一图片中的激光线在物体上的像素点与第二图片中对应像素点的距离，h为第一图片中的激光线在物体上的像素点对应的物体的高度。并可以根据每张第一图片中的激光线在物体上的每个像素点对应的物体的高度采用统计学方式，确定每张第一图片中物体的第一高度。例如：将所述每个像素点对应的物体的高度中的众数，作为每张第一图片中物体的第一高度，或将所述每个像素点对应的物体的高度中的平均值，作为每张第一图片中物体的第一高度等。

如图2所示的物体体积测量系统工作原理示意图，图像采集设备包括透镜和图像传感器，其中O(0，0，0)是发射到传送带上的激光线的中心点，为世界坐标系中的原点、P(x，y，z)为世界坐标系中的激光线照射在物体上的一个点，Q点为世界坐标系中透镜的中心点，也是预先标定的图像三维坐标系中的原点，其中预先标定图像三维坐标系的方法可以采用张正友标定法，在图像三维坐标系中图像传感器的每个点在Z轴方向上的坐标均被标定为1，O’(x₀’，y₀’，1)为世界坐标系中坐标原点通过透镜投影到图像传感器上后，在图像三维坐标系中的点，P’(x’,y’，1)为世界坐标系中激光线照射在物体上的点P通过透镜投影到图像传感器上后，在图像三维坐标系中的点，h’＝|O’P’|为O’到P’的距离，其中参数u＝|OQ|为Q到O的距离，参数v＝|O’Q|为Q到O’的距离，参数θ为OP与OQ的夹角。

另外，如图2所示当线激光器、图像采集设备、及传送带的位置固定后，线激光器发射的激光线构成的激光三角平面是固定的，以O(0，0，0)为世界坐标系中的原点，可以确定出所述激光三角平面的平面方程Ax+By+Cz＝1，透镜的中心点Q是固定不变的，此外，第一图片中激光发射器照射在被测物上的点P对应图像三维坐标系中的P’的坐标是可以实时获取的，可以根据图像三维坐标系中P’的坐标，确定P’点对应的世界坐标系中的P”的坐标，并根据Q在世界坐标系中的坐标，可以获得Q P”对应的直线方程，根据所述Q P”对应的直线方程与平面方程Ax+By+Cz＝1交点的坐标，可以确定出P(x,y,z)坐标，根据P点坐标中z的值，确定P点的高度，基于同样的原理，也可以确定出第一图片中对应的激光线，照射在物体上的每个点的高度。

在本发明实施例中，以透镜的中心点作为坐标原点，标定图像三维坐标系，及根据图像三维坐标系中点的坐标确定该点对应的世界坐标系中的坐标是现有技术，不再进行赘述。

实施例4：

为了提高测量的物体体积的准确性，在上述各实施例的基础上，在本发明实施例中，所述根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积包括：

根据物体的目标高度，确定与所述物体的目标高度对应的每张目标第一图片中激光线的长度；根据所述激光线的长度和所述每张目标第一图片对应的采集时间，构造物体的最小外接长方体，确定物体的体积。

具体的，因为针对每张第一图片都会确定出物体的第一高度，而根据第一高度确定了目标高度后，目标高度可能与第一高度相同，也可能不同。因此确定了物体的目标高度后，根据预设的测量误差范围，可以确定该目标高度对应的第一高度范围，将确定出的第一高度位于该第一高度范围的第一图片确定为第一目标图片。

例如：如果根据每个第一高度确定的目标高度为10cm，而预先设定的误差范围为±1cm，则目标高度对应的第一高度范围为9cm～11cm，如果根据某一第一图片确定的第一高度为10.5cm，则该第一图片为目标第一图片。

根据物体的目标高度、图像采集设备安装时距离传送带的高度、图像采集设备安装的角度及图像采集设备的焦距，根据成像原理，可以确定图像采集设备采集的第一图片中每两个像素点对应的实际距离。因此可以识别每张目标第一图片中第一高度在所述第一高度范围内的每个像素点，从而确定该目标第一图片中物体的实际宽度。

因为激光线在第一图片中的位置是固定的，但是位于传送带上的物体随着传送带的移动，每次进行第一图片采集时，物体位于激光线所在位置的具体部位是不同的，而且是由第一图片的采集时间间隔，以及传送带的传送速度确定的。因此可以根据传送带的传输速度，任意两张相邻的目标第一图片的采集时间，可以确定采集时间差值，根据该采集时间差值，可以确定在该采集时间差值中物体在传送带上运动的距离，而根据第一张目标第一图片和最后一张目标第一图片的采集时间差值，即可确定物体的实际长度。

但为了进一步保证测量的物体的体积的准确性，在本发明实施例中根据任意两张相邻的目标第一图片的采集时间，传送带的传输速度，以及该任意采集时间相邻的目标第一图片对应的物体的实际宽度，可以构造该物体对应的最小子外接长方形，根据每个最小子外接长方形，可以确定该物体对应的最小外接长方形，再根据该目标高度，将构造的外接长方体，确定为物体的体积。

另外，因为物体的第一高度为还可以通过公式 其中z等于物体的第一高度h，为获取第一图片中对应的激光线，照射在物体上的每个点在世界坐标系中的X轴方向上和Y轴方向上的坐标(x，y)，而(x’，y’)为该点在图像三维坐标系中X轴方向上和Y轴方向上的坐标。因此物体位于激光线上的每个点在世界坐标系中的坐标，可以通过上述公式确定，从而确定物体位于激光线上的实际宽度。后续确定物体的最小子外接长方形，以及最小外接长方形，并确定物体体积的过程与上述实施例相同，在此不再赘述。

本发明公开了一种物体体积测量系统及方法，所述系统包括传送带、图像采集设备和图像处理设备，所述系统还包括：线激光器；其中，所述图像采集设备和所述线激光器设置在所述传送带的上方；所述线激光器，用于向所述传送带上发射激光线；所述图像采集设备，用于按照设定的时间间隔采集所述传送带上包含所述激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给所述图像处理设备；所述图像处理设备，用于接收所述图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度；根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。由于在本发明实施例中，通过接收的图像采集设备采集的包含线激光器向传送带上发射的激光线的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，提高了对物体目标高度确定的精度，保证了对物体体积测量的准确性，给物体的计费、运输及存储带来了便利，提高了用户体验。

对于系统/装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种物体体积测量系统，所述系统包括传送带、图像采集设备和图像处理设备，其特征在于，所述系统还包括：线激光器；其中，所述图像采集设备和所述线激光器设置在所述传送带的上方；

所述线激光器，用于向所述传送带上发射激光线；

所述图像采集设备，用于按照设定的时间间隔采集所述传送带上包含所述激光线的第一图片，并将采集的每张第一图片发送给所述图像处理设备；

所述图像处理设备，用于接收所述图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度；根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理设备，具体用于针对每张第一图片中物体的第一高度，进行点云去噪，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理设备，具体用于根据物体的目标高度，确定与所述物体的目标高度对应的每张目标第一图片中激光线的长度；根据所述激光线的长度和所述每张目标第一图片对应的采集时间，构造物体的最小外接长方体，确定物体的体积。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理设备，具体用于根据确定物体的第一高度，其中h为物体的第一高度、u为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的距离、v为图像采集设备的透镜的中心点，与发射到传送带上的激光线的中心点投影到图像采集设备的图像传感器上的点的距离、θ为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的连线，和发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜中心点的连线的夹角、h′为将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图像处理设备，还用于针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别该图片中激光线在预设的坐标系中的位置。

6.如权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括L型支架，用于固定所述图像采集设备和线激光器。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的图像处理设备的物体体积测量方法，其特征在于，所述方法包括：

接收图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度，并根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度，其中，所述每张第一图片为所述图像采集设备按照设定的时间间隔采集传送带上包含线激光器发射的激光线的第一图片后发送的；

根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据每张第一图片中物体的第一高度，确定物体的目标高度包括：

针对每张第一图片中物体的第一高度，进行点云去噪，根据点云去噪后的物体的每个第一高度，确定物体的目标高度。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据物体的目标高度及与所述物体的目标高度对应的至少一张第一图片，确定物体的体积包括：

根据物体的目标高度，确定与所述物体的目标高度对应的每张目标第一图片中激光线的长度；根据所述激光线的长度和所述每张目标第一图片对应的采集时间，构造物体的最小外接长方体，确定物体的体积。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述接收图像采集设备发送的每张第一图片，并根据预先保存的传送带上未存在物体时所述图像采集设备采集的第二图片，采用三角测距法确定每张第一图片中物体的第一高度包括：

根据确定物体的第一高度，其中h为物体的第一高度、u为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的距离、v为图像采集设备的透镜的中心点，与发射到传送带上的激光线的中心点投影到图像采集设备的图像传感器上的点的距离、θ为发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜的中心点的连线，和发射到传送带上的激光线的中心点与图像采集设备的透镜中心点的连线的夹角、h′为将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定的第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将所述第一图片和所述第二图片在预设的坐标系中配准后，根据所述第一图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置和所述第二图片中激光线在所述预设的坐标系中的位置，确定第一图片中激光线与第二图片中激光线之间的距离之前，所述方法还包括：

针对在预设的坐标系中配准的每张图片，通过高斯卷积和梯度算子识别该图片中激光线在预设的坐标系中的位置。