CN112254633A - 物体尺寸测量方法、装置和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提出一种物体尺寸测量方法、装置和设备，涉及图像处理技术领域。本公开的一种物体尺寸测量方法包括：将预定参照物附着于被测物体的预定位置；获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，现场图像中包括预定参照物；根据预定参照物的尺寸和预定参照物在被测物体的现场图像中的尺寸，确定被测物体的尺寸。通过这样的方法，能够利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。

Description

物体尺寸测量方法、装置和设备
技术领域
本公开涉及图像处理技术领域，特别是一种物体尺寸测量方法、装置和设备。
背景技术
对于物流企业，包裹信息是最为基础的要素。基础要素数字化，是物流精细化、智能化运营的前提。目前，包裹重量信息的获取现在已十分便捷，但体积信息的获取还存在效率低、成本高、准确率低等问题，相比于中小件，大件包裹在体积测量上问题尤为严重，导致很多基于体积数据的应用难以开展。
发明内容
发明人发现，相关技术中，大件包裹的体积测量工作主要集中在分拣环节。通常包裹分拣时间较为集中，且受发车时间的限制，包裹入出分拣中心的时间间隔较短，导致从业人员没有充足时间测量包裹体积，存在用眼睛估，用身体比的情况，在商品大促期间尤为严重。体积数据采集不准确将直接导致后续计费环节出现偏差，少计费会使得物流企业蒙受损失，多计费则会影响客户体验。
本公开的一个目的在于提高物体尺寸测量的效率和准确度。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种物体尺寸测量方法，包括：将预定参照物附着于被测物体的预定位置；获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，现场图像中包括预定参照物的图像；根据预定参照物的尺寸和预定参照物在被测物体的现场图像中的尺寸，确定被测物体的尺寸。
在一些实施例中，确定被测物体的尺寸包括：根据获取的第一图像，确定被测物体的第一边长和第二边长；根据获取的第二图像，确定被测物体的第一边长和第三边长；通过将第一边长、第二边长和第三边长相乘，确定被测物体的体积。
在一些实施例中，根据预定参照物的尺寸和预定参照物在被测物体的图像中的尺寸，确定被测物体的尺寸包括：确定预定参照物在现场图像中的像素坐标；从被测物体的图像中，提取以被测物体的边沿为边界的图像区域，将提取的图像区域矫正为预定像素尺寸的目标图像；确定目标图像中预定参照物的像素尺寸；根据预定参照物的尺寸，预定参照物的像素尺寸和目标图像的预定像素尺寸，确定被测物体的尺寸。
在一些实施例中，每个被测物体的图像中包括2个参照物。
在一些实施例中，将预定参照物附着于被测物体的预定位置为：将两个预定参照物附着于被测物体同一个表面的斜对角的顶点区域。
在一些实施例中，将提取的图像区域矫正为预定像素尺寸的目标图像包括：获取第一参照物、第二参照物的顶点像素坐标，其中，被测物体的图像中包括2个参照物，且参照物为矩形，每个参照物的一个顶点及与顶点相交的两条边，分别与被测物体的一个顶点及与顶点相交的两条边对齐。
在一些实施例中，第一参照物为4x4棋盘格图片，第二参照物为5x5棋盘格图片。
在一些实施例中，确定预定参照物在现场图像中的像素坐标包括：检测参照物中角点，确定角点坐标，其中，角点为四个格的交点；提取四个外围角点的坐标；根据外围角点的坐标，确定从标准的参照物图片到现场图像的透视变换矩阵；基于透视变换矩阵确定第一参照物、第二参照物的顶点的像素坐标。
在一些实施例中，在货物揽收过程中，执行测量物体体积的操作。
通过这样的方法，能够利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种物体体积测量装置，包括：图像采集单元，被配置为获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，其中，预定参照物附着于被测物体的预定位置，且采集的现场图像中包括预定参照物；运算单元，被配置为根据预定参照物的尺寸和预定参照物在被测物体的现场图像中的尺寸，确定被测物体的尺寸。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种物体尺寸测量装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行上文中任意一种物体尺寸测量方法。
这样的装置能够利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上文中任意一种物体尺寸测量方法的步骤。
通过执行这样的计算机可读存储介质上的指令，能够利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
根据本公开的一些实施例的一个方面，提出一种物体尺寸测量设备，包括：上文中提到的任意一种物体尺寸测量装置；和，预定参照物，用于附着于被测物体的预定位置。
在一些实施例中，预定参照物为2个，以便附着于被测物体同一个表面的斜对角的顶点区域。
在一些实施例中，预定参照物为矩形格阵。
这样的物体尺寸测量设备能够在被测物体表面附着参照物，利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本公开的物体尺寸测量方法的一些实施例的流程图。
图2为本公开的物体尺寸测量方法中运算过程的一些实施例的流程图。
图3A为本公开的物体尺寸测量方法中参照物放置方法的一些实施例的示意图。
图3B为本公开的物体尺寸测量方法中表面图像提取的一些实施例的示意图。
图4为本公开的物体尺寸测量方法中获取参照物的像素位置的一些实施例的流程图。
图5为本公开的物体尺寸测量方法中参照物像素尺寸确定的一些实施例的示意图。
图6为本公开的物体尺寸测量装置的一些实施例的示意图。
图7为本公开的物体尺寸测量装置的另一些实施例的示意图。
图8为本公开的物体尺寸测量装置的又一些实施例的示意图。
图9为本公开的物体尺寸测量设备的一些实施例的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
本公开的物体尺寸测量方法的一些实施例的流程图如图1所示。
在步骤101中，将预定参照物附着于被测物体的预定位置。在一些实施例中，可以在货物揽收过程中，执行测量物体体积的操作，从而避免揽件后集中测量造成的争议，降低了物流精细化成本，提升物流效率。在一些实施例中，采集的被测物体的图像可以如图3A所示，其中，附着有棋盘格图像的物体为被测物体。
在步骤102中，获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，现场图像中包括预定参照物。在一些实施例中，可以拍摄两张图片，例如，可以分别采集包括物体正视面、侧视面或俯视面中任意两种的图像。
在步骤103中，根据预定参照物的尺寸和预定参照物在被测物体的现场图像中的尺寸，确定被测物体的尺寸。以获得物体正视图和侧视图为例，可以基于正面拍摄的图片计算物体正面的宽W正和高H正，通过侧面拍摄的图片计算物体侧面的宽W侧和高H侧，
基于物体正面、侧面的尺寸，计算物体的长L、宽W、高H，
其中，具体计算公式为
W＝W正
L＝W侧
由于获得了两次高，可以采用取平均的方式来降低误差，则
H＝0.5xH正+0.5xH侧
进而，基于物体的长L、宽W、高H，计算物体的体积V＝LWH。
通过这样的方法，能够利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
相关技术中基于视觉方法进行体积测量均是针对中小件包裹，一般要求包裹的单边边长小于50厘米，对测量大件包裹不适用。有些方法对测量设备有特殊要求，比如要求中高端手机并安装支持AR-KIT/AR-CORE的操作系统，这类方法的底层技术为SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建)技术，单独使用单目摄像头无法实现，需要手机中搭配IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)，这样的手机产品通常较为昂贵；而有些方法则要求对包裹进行多角度拍摄或者要求拍摄视频，这类方法的底层技术为SFM(Structure From Motion，运动恢复结构)，需要通过稠密匹配对包裹进行三维重构，存在数据采集量大、计算量大，测量耗时的问题。
通过上文中实施例中的方式，可以采用仅配备单目摄像头的手机设备，配合预定参照物的方式采集物体图像，进而进行被测物体体积的确定，降低了对被测物体尺寸的要求，且降低了对设备性能的要求，有助于推广应用。
本公开的物体尺寸测量方法中运算过程的一些实施例的流程图如图2所示。以处理包括物体正视图的图像为例：
在步骤201中，确定所述预定参照物在所述现场图像中的像素坐标。
在步骤202中，从现场图像中，提取以被测物体的边沿为边界的图像区域，将提取的图像区域矫正为预定像素尺寸的目标图像。在一些实施例中，可以如图3A、3B所示，从图3A中提取出图3B。例如，图3B中所示的540x720像素。
在步骤203中，确定目标图像中预定参照物的像素尺寸。
在一些实施例中，每个被测物体的图像中包括2个参照物，两个参照物放置在同一个表面的不同位置，以降低测量误差。在一些实施例中，可以将两个预定参照物附着于被测物体同一个表面的斜对角的顶点区域，这样的放置方式能够在图像处理过程中更好的消除角度、图像畸变带来的影响。
在一些实施例中，如图3A、3B所示，参照物可以为棋盘格图片。在一些实施例中，以图3B为例，可以将矫正后的图片中左上角的第一参照物的左上角顶点映射到目标图片的点(0,0)；将位于右下角的第二参照物的右下角顶点映射到点(540,720)，现场图片中剩余6个参照物顶点在目标图片中的位置采用参数化表示。参数化表示方法为，定义参照物在目标图片中的宽度w和高度h，剩余6个参照物顶点在目标图片中的位置可以计算得到，如图3B。
在步骤204中，根据预定参照物的尺寸，预定参照物的像素尺寸和表面图像的预定像素尺寸，确定表面图像中被测物体的尺寸。以物体正面图片为例：
W正＝540xS/w
H正＝720xS/h
其中，S为预定参照物的实际边长。
通过这样的方法，能够先对拍摄后的图像进行图像提取和矫正后，再进行像素点分析，从而一方面提高了物体尺寸测量的准确度，另一方面也降低了对图像拍摄的要求，提高了图像采集的效率，从而提高了物体尺寸测量的效率。
在一些实施例中，如图3A、3B所示，参照物可以为棋盘格图片，其中第一参照物为4x4棋盘格(“4”为棋盘格交点数量)，第二参照物为5x5棋盘格(“5”为棋盘格交点数量)。本公开的物体尺寸测量方法中确定预定参照物在现场图像中的像素坐标的一些实施例的流程图如图4所示。
在步骤401中，检测参照物中角点，确定角点坐标，其中，角点为四个格的交点。第一参照物中包括16个角点，第二参照物中包括25个角点。在一些实施例中，棋盘格可以为黑白棋盘格，通过像素颜色的区别识别角点。在一些实施例中，可以根据第一参照物中每4个角点成行、成列，第二参照物中每5个角点成行、成列的特点，检验、筛选和校对提取的角点，以避免角点识别错误，提高角点位置确定的准确度。
在步骤402中，提取四个外围角点的坐标。以图5第一参照物为例，四个外围角点为aa、bb、cc、dd。
在步骤403中，根据外围角点的坐标，确定从标准的参照物图片到现场图像的透视变换矩阵M。在一些实施例中，求解透视矩阵要求至少已知4对从原图片(标准的参照物图片)到目标图片(现场图像)的坐标映射，分别为aa、bb、cc、dd点的坐标到现场图像中左上、右上、左下、右下角点坐标的映射。当原图片尺寸固定后，原图片中的每一个角点坐标都可以通过计算得到。
在步骤403中，基于透视变换矩阵确定第一参照物、第二参照物的顶点像素坐标。利用透视变换矩阵M，求原图片中顶点AA、BB、CC、DD，即参照物的顶点，到现场图像的坐标映射，即得到目标图片中4x4格子阵列参照物的顶点。
通过这样的方法，能够通过准确的角点提取操作，得到顶点位置，避免由于畸变和立体效果带来的误差，进一步提高了物体尺寸测量的准确度，也进一步降低了对拍摄的现场图像质量的要求，提高了物体尺寸测量的成功率和效率。
通过上述实施例中的方案，使用对角放置的两个参照物，使得包裹体积测量在普通智能手机中实现，避免了对手机配置的过高要求，且消耗较少的计算资源，测量速度快；通过检测参照物的顶点就可以确定包裹的尺寸，无需额外复杂的算法以确定包裹的轮廓，原理简单，可行性高。另外，由于基于单张图片求解测量平面尺寸的计算流程使用带参数的八点透视算法，基于最小二乘法求解非线性超定方程组，将透视变换矩阵和参照物在目标图片中的尺寸进行同时求解，求解精度高，减少了测量误差。
本公开的物体尺寸测量装置的一些实施例的示意图如图6所示。
图像采集单元601能够获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，现场图像中包括预定参照物。在一些实施例中，可以拍摄两张图片，例如，可以分别采集包括物体正视面、侧视面或俯视面中任意两种的图像。
运算单元602能够根据预定参照物的尺寸和预定参照物在被测物体的图像中的尺寸，确定被测物体的尺寸。
这样的装置能够利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
本公开物体尺寸测量装置的一个实施例的结构示意图如图7所示。物体尺寸测量装置包括存储器701和处理器702。其中：存储器701可以是磁盘、闪存或其它任何非易失性存储介质。存储器用于存储上文中物体尺寸测量方法的对应实施例中的指令。处理器702耦接至存储器701，可以作为一个或多个集成电路来实施，例如微处理器或微控制器。该处理器702用于执行存储器中存储的指令，能够提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
在一个实施例中，还可以如图8所示，物体尺寸测量装置800包括存储器801和处理器802。处理器802通过BUS总线803耦合至存储器801。该物体尺寸测量装置800还可以通过存储接口804连接至外部存储装置805以便调用外部数据，还可以通过网络接口806连接至网络或者另外一台计算机系统(未标出)。此处不再进行详细介绍。
在该实施例中，通过存储器存储数据指令，再通过处理器处理上述指令，能够提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
在另一个实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现物体尺寸测量方法对应实施例中的方法的步骤。本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开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，本公开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非瞬时性存储介质(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。
本公开的物体尺寸测量设备90的一些实施例的示意图如图9所示。物体尺寸测量装置91可以为上文中提到的任意一种。预定参照物92可以附着于被测物体的预定位置，以便物体尺寸测量装置91基于包含物体尺寸测量装置91的现场图像进行物体尺寸运算。在一些实施例中，物体收揽的工作人员可以携带预定参照物，附着于要收揽的物体的表面，并使用物体尺寸测量装置91拍摄现场图片。物体尺寸测量装置91采用上文中所示的任意一种物体尺寸测量方法，获取并显示物体尺寸。
这样的物体尺寸测量设备能够在被测物体表面附着参照物，利用在同一张图片中获取参照物和被测物体图像的方式，基于图像分析和参照物的尺寸确定被测物体的尺寸，从而无需手动测量或人为估算的操作，提高了物体尺寸测量的效率和准确度。
在一些实施例中，预定参照物可以为2个，以便附着于被测物体同一个表面的斜对角的顶点区域，降低测量误差。
在一些实施例中，预定参照物可以为矩形格阵，每个参照物的一个顶点及与顶点相交的两条边，分别与被测物体的一个顶点及与顶点相交的两条边对齐，通过分析格阵中角点的位置确定顶点的位置，从而避免由于畸变和立体效果带来的误差，进一步提高了物体尺寸测量的准确度。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
可能以许多方式来实现本公开的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本公开技术方案的精神，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (15)

1.一种物体尺寸测量方法，包括：
将预定参照物附着于被测物体的预定位置；
获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，现场图像中包括所述预定参照物的图像；
根据预定参照物的尺寸和所述预定参照物在所述被测物体的现场图像中的尺寸，确定所述被测物体的尺寸。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定所述被测物体的尺寸包括：
根据获取的第一图像，确定被测物体的第一边长和第二边长；
根据获取的第二图像，确定被测物体的第一边长和第三边长；
通过将所述第一边长、第二边长和第三边长相乘，确定被测物体的体积。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据预定参照物的尺寸和所述预定参照物在所述被测物体的图像中的尺寸，确定所述被测物体的尺寸包括：
确定所述预定参照物在所述现场图像中的像素坐标；
从所述现场图像中，提取以所述被测物体的边沿为边界的图像区域，将提取的图像区域矫正为预定像素尺寸的目标图像；
确定所述目标图像中预定参照物的像素尺寸；
根据所述预定参照物的尺寸，所述预定参照物的像素尺寸和所述目标图像的所述预定像素尺寸，确定所述被测物体的尺寸。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述被测物体的图像中包括2个参照物。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，将预定参照物附着于被测物体的预定位置为：
将两个预定参照物附着于所述被测物体同一个表面的斜对角的顶点区域。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述将提取的图像区域矫正为预定像素尺寸的目标图像包括：
获取第一参照物、第二参照物的顶点像素坐标，其中，所述被测物体的图像中包括2个参照物，且所述参照物为矩形，每个参照物的一个顶点及与顶点相交的两条边，分别与被测物体的一个顶点及与顶点相交的两条边对齐。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一参照物为4x4棋盘格图片，所述第二参照物为5x5棋盘格图片。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述确定所述预定参照物在所述现场图像中的像素坐标包括：
检测参照物中角点，确定角点坐标，其中，所述角点为四个格的交点；
提取四个外围角点的坐标；
根据外围角点的坐标，确定从标准的参照物图片到所述现场图像的透视变换矩阵；
基于所述透视变换矩阵确定所述第一参照物、第二参照物的顶点的像素坐标。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的方法，其中，
在货物揽收过程中，执行测量物体体积的操作。
10.一种物体体积测量装置，包括：
图像采集单元，被配置为获取被测物体的至少两个表面的现场图像，被采集图像的两个表面基本相互垂直，其中，预定参照物附着于被测物体的预定位置，且采集的现场图像中包括所述预定参照物；
运算单元，被配置为根据预定参照物的尺寸和所述预定参照物在所述被测物体的现场图像中的尺寸，确定所述被测物体的尺寸。
11.一种物体尺寸测量装置，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行如权利要求1至9任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至9任意一项所述的方法的步骤。
13.一种物体尺寸测量设备，包括：
权利要求10或11所述的物体尺寸测量装置；和，
预定参照物，用于附着于被测物体的预定位置。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述预定参照物为2个，以便附着于所述被测物体同一个表面的斜对角的顶点区域。
15.根据权利要求13或14所述的设备，其中，所述预定参照物为矩形格阵。
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