CN107677217A - 基于立体摄像的物体测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于立体摄像的物体测量系统和方法，测量系统包括用于物体通过并具有入口和出口的测量区域；用于感应测量区域内是否有物体通过的感应装置；三维视频处理服务器；人机交互模块；分别设于测量区域入口和出口且相对设置的头部摄像机组和尾部摄像机组，以用于对正在通过或是静止在测量区域的受检物体进行摄像，头部摄像机组和尾部摄像机组分别至少包括两个摄像机且其信号输出端与三维视频处理服务器连接；与感应装置信号输出端相连的抓拍控制模块，抓拍控制模块用于控制头部摄像机组和尾部摄像机组执行抓拍动作。本发明通过对物体进行自动抓拍、计算并判断，实现了自动化、人力成本更低、高效率、人性化以及更准确的检测。

Description

基于立体摄像的物体测量系统及方法

技术领域

本发明涉及物体线性尺寸测量领域，尤其涉及基于立体摄像的物体尺寸测量系统及方法。

背景技术

车辆超限超载运输对交通安全、运输市场及汽车生产秩序都造成了极大危害，致使道路运输市场扭曲，诚信水准下降，严重损害了统一开放、竞争有序的市场秩序，阻碍了现代道路运输市场体系的建立和完善，破坏了正常的社会经济秩序，也严重危及国家和人民的生命财产安全。超限、超载车辆作为公路运输的“第一杀手”，不仅严重破坏公路基础设施，缩短公路桥梁的使用寿命，造成公路通行能力下降，而且在超限超载后车辆无法达到正常速度行驶，长时间占用车道，影响公路通行能力，还会引起制动距离加长，造成爆胎、翻车等事故；同时，超限运输现象增加了运输市场的实际运力，使得原本供过于求的普通货车运力更加过剩，运价下滑又进一步刺激了超限运输，导致运价持续低迷，这种恶性循环扰乱了公路运输市场秩序。

近些年来，全国各级政府不断加大治理公路车辆超限超载运输的力度，取得了重要的阶段性成果，特别是不停车预检自动称重系统有了长足的发展。但是在车辆立体测量方面由于复杂的社会经济因素和治超手段落后，全国超限检测形势仍很严竣，持续的不断的采用科技手段，巩固治理成果，持久推进超限检测工作压力依然很大。目前针对超限治理的车辆立体测量方法存在以下不足：1)每次立体测量需要2-3人配合，工作强度大，人力成本高，且效率低下；2)测量人员通常需要在露天环境下工作，因而需要时常忍受暴雨或酷暑等恶劣天气；3)过程和结果无法管控，人为因素大。

此外，在海关码头系统中，也需要对出入的集装箱尺寸进行测量，以使其符合国家、地区或者某公司的标准，而传统的集装箱尺寸测量往往也采用人工测量的方式，这种测量方式也存在效率低下、人工成本高、测量结果精确性和可靠性低的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了基于立体摄像的物体测量系统，其通过多部摄像机分别从受检物体的头部和尾部对其进行抓拍并获取图像或视频资料，再通过三维视频处理服务器对图像或视频资料处理以自动计算出受检物体的尺寸，可应用于自动检测出车辆是否超限或者检测出集装箱尺寸是否符合相应标准，从而实现了全自动化、高效、低人力成本且结果更加可靠的物体尺寸测量。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

基于立体摄像的物体测量系统，其包括：

用于物体通过的测量区域，所述测量区域具有入口和出口；

用于感应测量区域内是否有物体的感应装置；

用于对视频信号进行采集、传输、存储和三维计算的三维视频处理服务器；

用于输出三位视频处理服务器计算结果的人机交互模块；

分别设于测量区域入口处和出口处且相对设置的头部摄像机组和尾部摄像机组，用于对正在通过或静止在测量区域并位于头部摄像机组和尾部摄像机组之间的物体进行摄像，所述头部摄像机组和尾部摄像机组分别至少包括两个摄像机且其信号输出端直接或间接通过TCP/IP网络与三维视频处理服务器连接；

与感应装置信号输出端相连的抓拍控制模块，所述抓拍控制模块分别与头部摄像机组和尾部摄像机组连接以控制头部摄像机组和尾部摄像机组执行抓拍动作。

本发明还提供了基于上述基于立体摄像的物体测量系统的测量方法，其包括以下步骤：

S01、在三维视频处理服务器中预先标定各摄像机的坐标；

S02、受检物体进入测量区域并进入感应装置的感应区域从而触发感应装置，抓拍控制模块接收到感应信号并控制头部摄像机组和尾部摄像机组执行抓拍动作，抓拍的图像或视频通过TCP/IP网络传输到三维视频处理服务器；

S03、受检物体离开感应装置的感应区域，感应信号中断，抓拍控制模块控制头部摄像机组和尾部摄像机组停止抓拍动作；

S04、三维视频处理服务器对采集的图像或视频进行运算处理，得出受检物体的三维信息，自动找出最长最宽点，并计算出受检物体的长宽高信息。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：通过多部摄像机对受检物体(如车辆或集装箱)进行自动抓拍并通过三维视频处理服务器进行分析处理，从而自动计算出受检物体的长宽高尺寸等信息，可用于自动判断车辆是否超限或集装箱尺寸是否符合相应标准，因而更加自动化，人力成本更低，测量效率也更高，避免了高速公路上出现道路拥堵的情况；也避免了测量人员需要在恶劣天气环境中工作的问题，更加人性化；同时测量结果自动保存在三位视频处理服务器中进行统一管控，避免了人为作弊或人工测量产生误差的问题；还可以根据测量结果的统计分析，对多次违法超限的车辆进行重点监控，更加有利于维护良好的道路运输秩序。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为本发明用于车辆超限治理的现场示意图。

图3为本发明用于海关码头集装箱检查的现场示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，本发明提出了基于立体摄像的物体测量系统，其包括用于受检物体通过的测量区域10、感应装置、抓拍控制模块、头部摄像机组20、尾部摄像机组30、显示屏40、三维视频处理服务器50、远程监控终端以及报警装置，可用于车辆超限治理场景，其中：

如图2所示，所述测量区域10由两个固定于路面且相互平行的水泥隔离条11包围形成，其具有入口100和出口101，所述隔离条11上横跨式设有两个龙门架12，两个龙门架中至少有一个高度不低于5米；

所述感应装置设于测量区域10并位于两个龙门架12之间，以用于感应测量区域中是否有车辆通过，所述感应装置为设于测量区域10左右两侧的红外对射探测器60，此外也可采用地感或基于微波雷达、超声波雷达、视频动态检测的检测装置来检测是否有车辆驶入测量区域；

所述头部摄像机组20和尾部摄像机组30设于感应装置前后两侧且相对设置，用于对正在通过测量区域10并位于头部摄像机组20和尾部摄像机组30之间的车辆进行摄像，且所述头部摄像机组20和尾部摄像机组30分别为两个摄像机并分别安装在两个龙门架12的顶端，各摄像机组中的两个摄像机的图像重叠率不小于50％且间距不小于15cm；

所述三维视频处理服务器50通过TCP/IP网络与头部摄像机组20和尾部摄像机组30连接，用于对视频信号进行采集、传输、存储和三维计算，其中还可以存储关于“超限危害”等视频资料；

所述抓拍控制模块为摄像机专用的控制器，所述控制器与红外对射探测器60的输出端相连，控制器的输出端分别与头部摄像机组20和尾部摄像机组30连接以控制其执行抓拍动作，此外所述抓拍控制模块也可采用安装在三维视频处理服务器50中的控制软件实现；

所述显示屏40与三维视频处理服务器50连接并设于测量区域10的靠近出口101处，采用双基色LED显示屏40，用于显示对车辆的测量结果或其他信息；

所述远程监控终端通过Internet与三维视频处理服务器50连接，以用于接收三维视频处理服务器50发出的视频信号并供操作人员查看检测结果或者进行其他操作；

所述报警装置为声光报警器且与三维视频处理服务器50连接，以用于接收三维视频处理服务器50的信号并发出警报。

本发明还提出了基于所述基于立体摄像的物体测量系统的测量方法，其包括以下步骤：

S01、操作人员通过远程监控终端在三维视频处理服务器中预先标定各摄像机的坐标；

S02、受检货车90进入测量区域并进入红外对射探测器60的感应区域从而触发红外对射探测器60，控制器接收到红外对射探测器60的感应信号并控制头部摄像机组20和尾部摄像机组30同时执行抓拍动作，抓拍的图像或视频通过TCP/IP网络传输到三维视频处理服务器50中；

S03、受检货车90离开红外对射探测器60的感应区域，感应信号中断，控制器控制头部摄像机组20和尾部摄像机组30停止抓拍动作；

S04、三维视频处理服务器50对采集的图像或视频进行运算处理，得出受检货车90的三维信息，自动找出最长最宽点，并计算出受检货车90的长宽高信息，进而判断出受检货车90是否超限，若判断为超限，则通过声光报警器或显示屏40引导司机将受检货车90行驶至预定卸货区域进行卸货处理；

S05、根据三维计算结果，操作人员通过远程监控终端选取图像或视频中的受检货车90上任意两点，三位视频处理服务器50计算出该两点之间的实际距离。

本发明应用于公路的治超站中，通过立体摄像抓拍实现受检货车不停车低速自动测量，并结合抓拍系统对受检货车90进行抓拍识别从而判断出其是否超限，能够避免传统的治超站执法模式存在的检测环节多、效率低、影响正常交通、人员成本和劳动强度高的缺点；同时，测量数据实时记录，结果客观准确，可减少权力寻租空间，做到阳光执法、文明执法、严格执法，增加执法透明度，能及时把控和消除各种非法运输经营行为，有效地维护城市交通运输市场经济秩序，巩固治超工作成果；通过联网管理平台把合理布点的多套治超站系统联网，建设运转协调、规范高效的车辆超限监控网络，推动科学检测、规范执法，可以整合和优化配置行政执法资源，极大发挥集中治理的效率和效益。

实施例2

如图1和图3所示，本发明提出了基于立体摄像的物体测量系统，其包括用于物体通过的测量区域10、感应装置、抓拍控制模块、头部摄像机组20、尾部摄像机组30、三维视频处理服务器50、远程监控终端以及报警装置，可用于海关码头的集装箱检查场景，其中：

如图3所示，所述测量区域10由两个固定于地面且相互平行的水泥隔离条11包围形成，其具有入口100和出口101，所述隔离条11上分别设置有靠近出口101的第一立柱13和靠近入口100的第二立柱14，所述第一立柱13的高度低于第二立柱14的高度；

所述感应装置为地感70设于测量区域10并位于第一立柱13和第二立柱14之间，以用于感应测量区域10中是否有集装箱卡车80通过，此外也可采用基于微波雷达、超声波雷达或视频动态检测的检测装置来检测是否有集装箱卡车80驶入测量区域；

所述头部摄像机组20和尾部摄像机组30设于地感70前后两侧且相对设置，用于对正在通过测量区域10并位于头部摄像机组20和尾部摄像机组30之间的集装箱卡车80进行摄像，且所述头部摄像机组20和尾部摄像机组30分别为两个并分别安装在第一立柱13和第二立柱14的顶端，各摄像机组中的两个摄像机的图像重叠率不小于50％且间距不小于15cm；

所述三维视频处理服务器50通过TCP/IP网络与头部摄像机组20和尾部摄像机组30连接，用于对视频信号进行采集、传输、存储和三维计算；

所述抓拍控制模块为摄像机专用的控制器，所述控制器与红外对射探测器60的输出端相连，控制器的输出端分别与头部摄像机组20和尾部摄像机组30连接以控制其执行抓拍动作，此外所述抓拍控制模块也可采用安装在三维视频处理服务器50中的控制软件实现；

所述远程监控终端通过Internet与三维视频处理服务器50连接，以用于接收三维视频处理服务器50发出的视频信号并供操作人员查看检测结果或者进行其他操作；

所述报警装置为声光报警器且与三维视频处理服务器50连接，以用于接收三维视频处理服务器50的信号并发出警报。

本发明还提出了基于所述基于立体摄像的物体测量系统的测量方法，其包括以下步骤：

S01、操作人员通过远程监控终端在三维视频处理服务器中预先标定各摄像机的坐标；

S02、受检集装箱卡车80进入测量区域并进入地感70的感应区域从而触发地感70产生感应信号，控制器接收到地感70的感应信号并控制头部摄像机组20和尾部摄像机组30执行抓拍动作，抓拍的图像或视频通过TCP/IP网络传输到三维视频处理服务器50中；

S03、受检集装箱卡车80离开地感70的感应区域，感应信号中断，控制器控制头部摄像机组20和尾部摄像机组30停止抓拍动作；

S04、三维视频处理服务器50对采集的视频图像运算处理，得出受检集装箱卡车80的三维信息，自动找出最长最宽点，并计算出受检集装箱卡车80的长宽高信息，进而判断出受检集装箱卡车80的尺寸是否符合相应标准，若判断为不符合，则通过声光报警器或显示屏40引导司机将受检集装箱卡车80行驶至预定区域进行处理；

S05、根据三维计算结果，操作人员通过远程监控终端选取视频图像中的受检集装箱卡车80上任意两点，三位视频处理服务器50计算出该两点之间的实际距离。

本发明应用于海关码头，通过立体摄像抓拍实现集装箱卡车的不停车低速自动测量，并结合抓拍系统对集装箱卡车进行抓拍识别从而判断出所载集装箱尺寸是否符合相应标准，能够避免传统的检查模式存在的环节多、效率低、人员成本和劳动强度高的缺点；同时，测量数据实时记录，结果客观准确，可减少权力寻租空间，做到阳光执法、文明执法、严格执法，增加执法透明度，能及时把控和消除各种非法运输经营行为。

此外，本发明还可应用于公路超限检测站地磅精简系统、高速公路收费站车辆长宽高检测、公安机关机动车年审车辆长宽高年检、公安局或厂家机动车车身任意位置尺度测量、工厂等大型低速或静止物体测量以及采石场、工矿源头超限治理等等场景。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于，包括：

用于物体通过的测量区域，所述测量区域具有入口和出口；

用于感应测量区域内是否有物体的感应装置；

用于对视频信号进行采集、传输、存储和三维计算的三维视频处理服务器；

用于输出三位视频处理服务器计算结果的人机交互模块；

分别设于测量区域入口处和出口处且相对设置的头部摄像机组和尾部摄像机组，用于对正在通过或静止在测量区域并位于头部摄像机组和尾部摄像机组之间的物体进行摄像，所述头部摄像机组和尾部摄像机组分别至少包括两个摄像机且其信号输出端直接或间接通过TCP/IP网络与三维视频处理服务器连接；

与感应装置信号输出端相连的抓拍控制模块，所述抓拍控制模块分别与头部摄像机组和尾部摄像机组连接以控制头部摄像机组和尾部摄像机组执行抓拍动作。

2.如权利要求1所述的基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于：所述感应装置为设于测量区域左右两侧的红外对射探测器，或者为设置于测量区域的地感线圈，或者为基于微波雷达、超声波雷达或视频动态检测的检测装置。

3.如权利要求1所述的基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于：所述测量区域设有两个分别用于安装头部摄像机组和尾部摄像机组的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件和第二支撑件中至少有一支撑件高度不低于5m。

4.如权利要求1所述的基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于：同一摄像机组中各摄像机图像重叠率不小于50％，并且同一摄像机组中各摄像机之间的间距不小于15cm。

5.如权利要求1所述的基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于：所述人机交互模块包括与所述三维视频处理服务器连接的显示屏。

6.如权利要求1所述的基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于：所述人机交互模块包括与所述三维视频处理服务器连接的声光报警器。

7.如权利要求1所述的基于立体摄像的物体测量系统，其特征在于：所述人机交互模块包括通过网络与三维视频处理服务器连接并带有输出输入设备的其他计算机。

8.基于权利要求1～7任一项所述基于立体摄像的物体测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01、在三维视频处理服务器中预先标定各摄像机的坐标；

S02、受检物体进入测量区域并进入感应装置的感应区域从而触发感应装置，抓拍控制模块接收到感应信号并控制头部摄像机组和尾部摄像机组执行抓拍动作，抓拍的图像或视频通过TCP/IP网络传输到三维视频处理服务器；

S03、受检物体离开感应装置的感应区域，感应信号中断，抓拍控制模块控制头部摄像机组和尾部摄像机组停止抓拍动作；

S04、三维视频处理服务器对采集的图像运算处理，得出受检物体的三维信息，自动找出最长最宽点，并计算出受检物体的长宽高信息。

9.如权利要求8所述测量方法，其特征在于，还包括：

S05、根据三维计算结果，操作人员通过人机交互模块选取图像中的受检物体上任意两点，三维视频处理服务器计算出该两点之间的实际距离。