CN111982009A - 一种拉杆箱3d尺寸检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拉杆箱3D尺寸检测系统,其包括有:工作台,用于放置所述拉杆箱;工作台运动控制模块,用于控制所述工作台运动,进而调整所述拉杆箱的位姿;图像采集预处理模块,用于拍摄所述工作台上的拉杆箱,并且生成所述拉杆箱的3D点云数据;3D点云数据处理模块,用于根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。本发明基于视觉采集与分析的处理方式对拉杆箱三维尺寸进行自动检测,有效提高了拉杆箱尺寸的检测速度,在实际应用中能明显减轻检测人员工作压力,因此适用于在机场安检等场合中进行推广应用,并具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及物体图像数据采集与处理系统,尤其涉及一种拉杆箱3D尺寸检测系统及方法。
背景技术
随着航空技术的日新月异以及人们生活水平的不断提高,越来越多的人在差旅过程中会选择搭乘飞机出行,而大件行李检测与托运正是机场将要面临的巨大挑战。旅客在登机前需要对大件行李进行尺寸方面的检测,检测过程将耗费较多时间,如何提高行李尺寸的检测效率、加快人流疏导速度以及减轻机场人员的工作压力,成为现有技术亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足,提供一种基于视觉采集与分析的处理方式,对拉杆箱三维尺寸进行自动检测,有助于提高拉杆箱尺寸检测速度、减轻检测人员工作压力的拉杆箱3D尺寸检测系统及方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案。
一种拉杆箱3D尺寸检测系统,其包括有:工作台,用于放置所述拉杆箱;工作台运动控制模块,用于控制所述工作台运动,进而调整所述拉杆箱的位姿;图像采集预处理模块,用于拍摄所述工作台上的拉杆箱,并且生成所述拉杆箱的3D点云数据;3D点云数据处理模块,用于根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。
优选地,所述图像采集预处理模块通过预设的3D相机采集所述拉杆箱的3D点云数据。
优选地,所述工作台运动控制模块控制所述工作台运动的动作包括平移和旋转。
一种拉杆箱3D尺寸检测方法,该方法基于一系统实现,所述系统包括有工作台、工作台运动控制模块、图像采集预处理模块和3D点云数据处理模块,所述工作台用于放置所述拉杆箱,所述工作台运动控制模块用于控制所述工作台运动,进而调整所述拉杆箱的位姿,所述方法包括:步骤S1,利用所述图像采集预处理模块拍摄所述工作台上的拉杆箱,并根据所拍摄的图像数据生成所述拉杆箱的3D点云数据;步骤S2,所述3D点云数据处理模块根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。
优选地,所述步骤S1中包括3D点云数据判断步骤:步骤S10,判断采集的3D点云数据是否满足预设的置信度条件,若是,则执行步骤S11,若否,则执行步骤S12;步骤S11,判定点云数据合格,并将所述3D点云数据传送至所述3D点云数据处理模块;步骤S12,判定点云数据不合格,生成位姿调整信号并传送至所述工作台运动控制模块,借由所述工作台运动控制模块控制所述工作台运动,重新调整所述拉杆箱的位姿,所述图像采集预处理模块重新采集3D点云数据,直至点云数据合格。
优选地,所述步骤S2中,利用所述图像采集预处理模块采集所述工作台平面区域的3D点云数据,所述3D点云数据处理模块对所述工作台平面区域的3D点云数据进行处理,根据处理结果判断得出所述工作台上是否有待检测的拉杆箱。
优选地,所述步骤S2中,所述3D点云数据处理模块对所述3D点云数据的处理过程包括:所述3D点云数据处理模块计算所述3D点云数据中相邻点间的距离,基于预设的距离阈值判定得出相应点是否属于不同物体,遍历所述3D点云数据中所有的点,进而分割出多组物体数据,并且统计每组物体数据中的点云数量。
优选地,所述步骤S2中,所述3D点云数据处理模块剔除所述3D点云数据中小于距离阈值的点。
优选地,所述图像采集预处理模块通过预设的3D相机采集所述拉杆箱的3D点云数据,所述方法包括3D相机与工作台高度标定过程:步骤S30,所述图像采集预处理模块采集3D点云数据并传输至所述3D点云数据处理模块;步骤S31,所述3D点云数据处理模块根据预设的点云高度阈值对3D点云数据进行处理,除去大于高度阈值的点云数据,进而抑制噪点;步骤S32,利用随机采样一致性算法拟合检测所述工作台的平面方程;步骤S33,根据平面方程变换坐标系,再将坐标系原点变换到工作台平面上,完成工作台高度标定。
优选地,所述步骤S1中,所述图像采集预处理模块判断所采集的3D点云数据是否完整,若否,则生成位姿调整信号并传送至所述工作台运动控制模块,控制所述工作台运动并重新调整所述拉杆箱的位姿,所述图像采集预处理模块重新采集3D点云数据。
本发明公开的拉杆箱3D尺寸检测系统,工作过程中,先利用所述图像采集预处理模块拍摄所述工作台上的拉杆箱,再根据所拍摄的图像数据生成所述拉杆箱的3D点云数据,然后由所述3D点云数据处理模块根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出,便于工作人员直观地获取拉杆箱的外形尺寸,相比现有技术而言,本发明基于视觉采集与分析的处理方式对拉杆箱三维尺寸进行自动检测,有效提高了拉杆箱尺寸的检测速度,在实际应用中能明显减轻检测人员工作压力,因此适用于在机场安检等场合中进行推广应用,并具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明拉杆箱3D尺寸检测系统的组成框图;
图2为本发明拉杆箱3D尺寸检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种拉杆箱3D尺寸检测系统,请参见图1,其包括有:
工作台1,用于放置所述拉杆箱;
工作台运动控制模块2,用于控制所述工作台1运动,进而调整所述拉杆箱的位姿;
图像采集预处理模块3,用于拍摄所述工作台1上的拉杆箱,并且生成所述拉杆箱的3D点云数据;
3D点云数据处理模块4,用于根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。
上述系统在工作过程中,先利用所述图像采集预处理模块3拍摄所述工作台1上的拉杆箱,再根据所拍摄的图像数据生成所述拉杆箱的3D点云数据,然后由所述3D点云数据处理模块4根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出,便于工作人员直观地获取拉杆箱的外形尺寸,相比现有技术而言,本发明基于视觉采集与分析的处理方式对拉杆箱三维尺寸进行自动检测,有效提高了拉杆箱尺寸的检测速度,在实际应用中能明显减轻检测人员工作压力,因此适用于在机场安检等场合中进行推广应用,并具有较好的应用前景。
作为一种优选方式,所述图像采集预处理模块3通过预设的3D相机采集所述拉杆箱的3D点云数据。
进一步地,所述工作台运动控制模块2控制所述工作台1运动的动作包括平移和旋转。
本发明公开的拉杆箱3D尺寸检测系统,其实际应用过程中可参考如下实施例:
所述图像采集预处理模块用于通过3D相机采集点云数据图像,并进行相应的预处理,使点云数据达到最优输出;其中,如果采集点云数据满足设定的置信度条件,即判定合格,将数据传送给所述3D点云数据处理模块;若不满足设定的置信度条件,即判定为不合格,传送一个信号给工作台运动控制模块,待工作台调整拉杆箱的位姿之后,重新采集点云数据图像,直到条件判定合格为止;
所述3D点云数据处理模块用于接收所述图像采集预处理模块得到的工作台平面区域点云数据,并对其进行点云处理,判定点云数据中是否有待检测的拉杆箱;所述3D点云数据处理模块还用于计算相邻点间的距离,基于距离阈值判定相应点属于不同的物体,以此方法遍历点云中所有的点,分割出多组物体数据,同时统计每组物体数据中的点云数量;在此基础上,所述3D点云数据处理模块根据满足要求的拉杆箱目标点云数据计算其最小外接矩形,从而得到待测拉杆箱的长、宽、高;最后将所求拉杆箱的长、宽、高3D尺寸数据可视化输出;
所述工作台运动控制模块用于控制工作台的移动旋转等操作,并对放置于工作台上的拉杆箱的位姿进行调节,以适应3D相机采集点云数据图像,使得图像采集的效果达到最优化。
为了更好地描述本发明的技术方案,本发明还公开了一种拉杆箱3D尺寸检测方法,结合图1和图2所示,该方法基于一系统实现,所述系统包括有工作台1、工作台运动控制模块2、图像采集预处理模块3和3D点云数据处理模块4,所述工作台1用于放置所述拉杆箱,所述工作台运动控制模块2用于控制所述工作台1运动,进而调整所述拉杆箱的位姿,所述方法包括:
步骤S1,利用所述图像采集预处理模块3拍摄所述工作台1上的拉杆箱,并根据所拍摄的图像数据生成所述拉杆箱的3D点云数据;
步骤S2,所述3D点云数据处理模块4用于根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。
上述方法中,所述步骤S1中包括3D点云数据判断步骤:
步骤S10,判断采集的3D点云数据是否满足预设的置信度条件,若是,则执行步骤S11,若否,则执行步骤S12;
步骤S11,判定点云数据合格,并将所述3D点云数据传送至所述3D点云数据处理模块4;
步骤S12,判定点云数据不合格,生成位姿调整信号并传送至所述工作台运动控制模块2,借由所述工作台运动控制模块2控制所述工作台1运动,重新调整所述拉杆箱的位姿,所述图像采集预处理模块3重新采集3D点云数据,直至点云数据合格。
进一步地,本实施例还对所述工作台1上是否有拉杆箱进行检测,具体是指,所述步骤S2中,利用所述图像采集预处理模块3采集所述工作台1平面区域的3D点云数据,所述3D点云数据处理模块4对所述工作台1平面区域的3D点云数据进行处理,根据处理结果判断得出所述工作台1上是否有待检测的拉杆箱。
作为一种优选方式,所述步骤S2中,所述3D点云数据处理模块4对所述3D点云数据的处理过程包括:所述3D点云数据处理模块4计算所述3D点云数据中相邻点间的距离,基于预设的距离阈值判定得出相应点是否属于不同物体,遍历所述3D点云数据中所有的点,进而分割出多组物体数据,并且统计每组物体数据中的点云数量。
进一步地,所述步骤S2中,所述3D点云数据处理模块4剔除所述3D点云数据中小于距离阈值的点。
为了提高检测结果的准确性和可靠性,本实施例中,所述图像采集预处理模块3通过预设的3D相机采集所述拉杆箱的3D点云数据,所述方法包括3D相机与工作台高度标定过程:
步骤S30,所述图像采集预处理模块3采集3D点云数据并传输至所述3D点云数据处理模块4;
步骤S31,所述3D点云数据处理模块4根据预设的点云高度阈值对3D点云数据进行处理,除去大于高度阈值的点云数据,进而抑制噪点;
步骤S32,利用随机采样一致性算法拟合检测所述工作台1的平面方程;
步骤S33,根据平面方程变换坐标系,再将坐标系原点变换到工作台平面上,完成工作台高度标定。
本实施例中,所述步骤S1中,所述图像采集预处理模块3判断所采集的3D点云数据是否完整,若否,则生成位姿调整信号并传送至所述工作台运动控制模块2,控制所述工作台1运动并重新调整所述拉杆箱的位姿,所述图像采集预处理模块3重新采集3D点云数据。
本发明公开的拉杆箱3D尺寸检测方法,其实际应用过程中,可参考如下实施例:
一、标定3D相机与工作台高度步骤:
步骤1.1,所述图像采集预处理模块采集好点云数据图像,并将其传入3D点云数据处理模块;
步骤1.2,所述3D点云数据处理模块计算点云高度阈值,除去大于阈值的点云,以抑制噪点;
步骤1.3,用随机采样一致性方法拟合检测平台平面方程;
步骤1.4,根据平面方程变换坐标系,将坐标系原点变换到工作台平面上,完成工作台高度的标定。
二、拉杆箱检测步骤:
步骤2.1,所述3D点云数据处理模块接收所述图像采集预处理模块得到的点云数据;
步骤2.2所述3D点云数据处理模块对工作台平面区域的3D点云数据进行处理,判定点云数据的完整性,如果完整则进行下一步操作;否则,传一个信号到工作台运动控制模块,执行拉杆箱位姿变换操作;最后,再执行所述图像采集预处理模块的相应步骤;
步骤2.3,所述3D点云数据处理模块计算相邻点间的距离,基于距离阈值判定相应点属于不同的拉杆箱,以此方法遍历点云中所有的点,分割出多组拉杆箱的点云数据,同时统计每组拉杆箱数据中的点云数量;
步骤2.4,所述3D点云数据处理模块剔除2.3中点云数量小于设定阈值的拉杆箱块。
三、计算拉杆箱的3D尺寸:
步骤3.1,所述3D点云数据处理模块根据拉杆箱点云数据计算最小外接矩形,得到拉杆箱的长、宽、高。
四、将所述3D点云数据处理模块计算得到的拉杆箱的长、宽、高3D尺寸数据可视化输出。
以上所述只是本发明较佳的实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等,均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种拉杆箱3D尺寸检测系统,其特征在于,包括有:
工作台(1),用于放置所述拉杆箱;
工作台运动控制模块(2),用于控制所述工作台(1)运动,进而调整所述拉杆箱的位姿;
图像采集预处理模块(3),用于拍摄所述工作台(1)上的拉杆箱,并且生成所述拉杆箱的3D点云数据;
3D点云数据处理模块(4),用于根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。
2.如权利要求1所述的拉杆箱3D尺寸检测系统,其特征在于,所述图像采集预处理模块(3)通过预设的3D相机采集所述拉杆箱的3D点云数据。
3.如权利要求1所述的拉杆箱3D尺寸检测系统,其特征在于,所述工作台运动控制模块(2)控制所述工作台(1)运动的动作包括平移和旋转。
4.一种拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,该方法基于一系统实现,所述系统包括有工作台(1)、工作台运动控制模块(2)、图像采集预处理模块(3)和3D点云数据处理模块(4),所述工作台(1)用于放置所述拉杆箱,所述工作台运动控制模块(2)用于控制所述工作台(1)运动,进而调整所述拉杆箱的位姿,所述方法包括:
步骤S1,利用所述图像采集预处理模块(3)拍摄所述工作台(1)上的拉杆箱,并根据所拍摄的图像数据生成所述拉杆箱的3D点云数据;
步骤S2,所述3D点云数据处理模块(4)根据所述拉杆箱的3D点云数据计算其最小外接矩形,进而得出包含长、宽、高的拉杆箱3D尺寸数据,再根据所述拉杆箱3D尺寸数据进行可视化输出。
5.如权利要求4所述的拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,所述步骤S1中包括3D点云数据判断步骤:
步骤S10,判断采集的3D点云数据是否满足预设的置信度条件,若是,则执行步骤S11,若否,则执行步骤S12;
步骤S11,判定点云数据合格,并将所述3D点云数据传送至所述3D点云数据处理模块(4);
步骤S12,判定点云数据不合格,生成位姿调整信号并传送至所述工作台运动控制模块(2),借由所述工作台运动控制模块(2)控制所述工作台(1)运动,重新调整所述拉杆箱的位姿,所述图像采集预处理模块(3)重新采集3D点云数据,直至点云数据合格。
6.如权利要求4所述的拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,所述步骤S2中,利用所述图像采集预处理模块(3)采集所述工作台(1)平面区域的3D点云数据,所述3D点云数据处理模块(4)对所述工作台(1)平面区域的3D点云数据进行处理,根据处理结果判断得出所述工作台(1)上是否有待检测的拉杆箱。
7.如权利要求4所述的拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述3D点云数据处理模块(4)对所述3D点云数据的处理过程包括:所述3D点云数据处理模块(4)计算所述3D点云数据中相邻点间的距离,基于预设的距离阈值判定得出相应点是否属于不同物体,遍历所述3D点云数据中所有的点,进而分割出多组物体数据,并且统计每组物体数据中的点云数量。
8.如权利要求7所述的拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述3D点云数据处理模块(4)剔除所述3D点云数据中小于距离阈值的点。
9.如权利要求4所述的拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,所述图像采集预处理模块(3)通过预设的3D相机采集所述拉杆箱的3D点云数据,所述方法包括3D相机与工作台高度标定过程:
步骤S30,所述图像采集预处理模块(3)采集3D点云数据并传输至所述3D点云数据处理模块(4);
步骤S31,所述3D点云数据处理模块(4)根据预设的点云高度阈值对3D点云数据进行处理,除去大于高度阈值的点云数据,进而抑制噪点;
步骤S32,利用随机采样一致性算法拟合检测所述工作台(1)的平面方程;
步骤S33,根据平面方程变换坐标系,再将坐标系原点变换到工作台平面上,完成工作台高度标定。
10.如权利要求4所述的拉杆箱3D尺寸检测方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述图像采集预处理模块(3)判断所采集的3D点云数据是否完整,若否,则生成位姿调整信号并传送至所述工作台运动控制模块(2),控制所述工作台(1)运动并重新调整所述拉杆箱的位姿,所述图像采集预处理模块(3)重新采集3D点云数据。
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