CN112833780A - 基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于深度学习以及增强现实技术领域，具体涉及一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法；利用摄像头捕获被测物体实时画面，结合角度传感器或气压传感器测量数据，计算出被测物体的高度；通过ARCore以及摄像头获取被测物体所处平面，计算被测物体各个边长，使用边长数据以及高度数据获得物体的体积信息，并显示体积框架信息；通过本发明可以辅助快递打包工作并准确高效完成物体体积测量，对于多边形物体体积测算以及非接触快速测量具有特殊重要的意义，此方案具有更高的时效性和普及性，操作简单，成本低廉，具有很大的使用性价值。

Description

基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量 方法

技术领域

本发明属于深度学习以及增强现实技术领域，具体涉及一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法。

背景技术

随着快递行业的飞速发展，快递包裹体积测量成为了快递行业寄件方面的一大难题。传统的测量方法多为接触式测量，效率低下，或需专业的测量仪器进行无接触测量，但专业仪器难以携带。所以目前如何在保证测量准确性的同时，尽可能快捷、方便地操作成为当今一大痛点问题。

ARCore软件平台会通过检测特征点和平面来不断改进它对现实世界环境的理解。ARCore可以查找看起来位于常见水平或垂直表面(例如桌子或墙)上的成簇特征点，并让这些表面可以用作应用程序的平面，ARCore也可以确定每个平面的边界，并将该信息提供给应用，使用此信息可以将虚拟物体置于平坦的表面上。

目前ARCore模块的高度测量对于物体所处环境较为敏感，它需要一个纹理化的表面和良好的光线环境，感知信息随环境变化而变化，测量结果精确度差。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法，利用移动智能终端所配备的传感器(角度传感器、气压传感器)结合ARCore软件平台，对整个被测物体的三维特征进行分析，基于现有技术手段提高准确率及判断精度，辅助检测人员准确高效完成物体三维的测量。

一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法，包括如下步骤：

步骤一，计算出被测物体的高度

将移动智能终端设置在被测物体周围任意位置，并测量移动智能终端内摄像头的高度h₁，其中移动智能终端内摄像头的高度h₁为摄像头的中心点距离地面之间的距离；利用该距离通过移动智能终端内置的角度传感器或者气压传感器计算出被测物体的高度H；

步骤二，启动移动智能终端内置的ARCore软件，ARCore软件调用移动智能终端的摄像头，对被测物体进行实时拍摄，ARCore软件能够根据拍摄的实时画面估计出被测物体底部所处的环境平面；

步骤三，人为在ARCore软件内调用摄像头拍摄的实时画面上点击被测物体底部任意三个底部顶点，然后ARCore软件将给出这三个点的坐标，分别记为：(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂),(x₃,y₃,z₃)，再按照下式计算被测物体底部的长度L和宽度W：

步骤四，使用步骤三计算得到的被测物体底部的长度L和宽度W获取包装该被测物体所需包裹框架的体积V，其中V＝H×W×L；

步骤五，计算被测物体顶部与步骤三中被测物体底部三个顶点相对应的三个顶部顶点的空间坐标，其中这三个顶部顶点的坐标分别为(x₁,y₁,z₁+H),(x₂,y₂,z₂+H)，(x₃,y₃，z₃+H)；

步骤六，将步骤五所得被测物体三个底部顶点的坐标、被测物体的高度H、被测物体底部的长度L和宽度W共同输入ARCore软件中，ARCore软件结合已经记录的被测物体的三个底部顶点的坐标计算出被测物体顶部和底部其他顶点的坐标，并将被测物体顶部和底部的所有顶点依次进行连线，在ARCore软件内调用摄像头拍摄的实时画面上中显示出包装该被测物体所需包裹的框架。

所述步骤一中利用移动智能终端内置的角度传感器计算出被测物体的高度，具体内容如下：

将处于该位置的移动智能终端内摄像头的拍摄画面中心点对准被测物体顶面最高点，记录此时移动智能终端内置角度传感器的测量值θ₂，再将移动智能终端内摄像头的拍摄画面中心点对准被测物体底面最低点，记录此时移动智能终端内置角度传感器的测量值θ₁，并按下式计算被测物体的高度H：

H＝h₁-h₂,

h₂＝d×tanθ₂

其中：d为移动智能终端内摄像头与被测物体顶面最高点之间的水平距离；

h₂为移动智能终端内摄像头与被测物体底部所在水平面之间的高度差。

所述步骤一中利用移动智能终端内置的气压传感器计算出被测物体的高度，具体内容如下：

将移动智能终端任意移动到两个不同高度的位置，移动智能终端处于这两个位置时的高度分别为h₃和h₄，分别记录移动智能终端处于这两个位置时其内置的气压传感器测量值，记为测量得到的参考气压值，分别记为p₃，p₄；

将移动智能终端分别移动到被测物体的顶面最高点处和底面最低点处，使得移动智能终端的顶面和被测物体的底面最高点对齐，移动智能终端的底面和被测物体的底面最低点对齐，分别记录移动智能终端处于这两个位置时其内置的气压传感器测量值，分别记为p₆，p₅，按照下式计算被测物体高度H：

其中k为气压变化因子。

本发明的有益效果：

本发明充分结合移动智能终端传感器以及ARCore软件平台，实现精确的非接触式快递包裹体积测量，提升识别准确率、判断精度以及易用性。

附图说明

图1本发明中利用角度传感器测量高度的原理图。

图2本发明中ARCore软件捕获画面中显示体积框架等信息的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，下述移动智能终端均指智能手机；

一种配合ARCore软件的非接触式快递包裹体积测量系统，该系统包括被测物体高度计算模块、被测物体体积计算模块和SQLite数据库，其中被测物体高度计算模块用于计算出被测物体的高度：

将移动智能终端设置在被测物体周围的任意位置，并测量移动智能终端内摄像头所在位置的高度h₁，其中移动智能终端内摄像头的高度h₁为摄像头的中心点距离地面之间的距离；将该高度输入被测物体高度计算模块，利用该距离通过移动智能终端内置的角度传感器或者气压传感器计算出被测物体的高度；

利用移动智能终端内置的角度传感器计算出被测物体的高度：

将处于该位置的移动智能终端内摄像头的拍摄画面中心点对准被测物体顶面最高点，被测物体高度计算模块调用移动智能终端内置角度传感器的数据，记录此时移动智能终端内置角度传感器的测量值θ₂，再将移动智能终端内摄像头的拍摄画面中心点对准被测物体底面最低点，记录此时移动智能终端内置角度传感器的测量值θ₁，被测物体高度计算模块并按下式计算被测物体的高度H：

H＝h₁-h₂,

h₂＝d×tanθ₂

其中：d为移动智能终端内摄像头的中心点与被测物体顶面最高点之间的水平距离；

h₂为移动智能终端内摄像头的中心点与被测物体底部所在水平面之间的高度差；计算时可忽略摄像头大小的影响；

利用移动智能终端内置的气压传感器计算出被测物体的高度：

将移动智能终端任意移动到两个不同高度的位置，移动智能终端处于这两个位置时的高度分别为h₃和h₄，其中移动智能终端处于某个位置时的高度为移动智能终端的顶面距离地面之间的垂直距离，并将这两个高度值输入被测物体高度计算模块，被测物体高度计算模块调用移动智能终端内置压力传感器的数据，分别记录移动智能终端处于这两个位置时其内置的气压传感器测量值，记为两个参考高度下测量得到的参考气压值，分别记为p₃，p₄；

将移动智能终端分别移动到被测物体的顶面最高点处和底面最低点处，使得移动智能终端的顶面和被测物体的底面最高点对齐，移动智能终端的底面和被测物体的底面最低点对齐，分别记录移动智能终端处于这两个位置时其内置的气压传感器测量值，分别记为p₆，p₅，被测物体高度计算模块按照下式计算被测物体高度H：

其中k为气压变化因子。

启动移动智能终端内置的ARCore软件，ARCore软件调用移动智能终端的摄像头，对被测物体进行实时拍摄，ARCore软件能够根据拍摄的实时画面估计出被测物体底部所处的环境平面(若被测物体被放置在桌面上，ARCore软件此时估计出的就是桌面，若被测物体被放置在地面上，ARCore软件此时估计出的就是地面)；

人为在ARCore软件内调用摄像头拍摄的实时画面上点击被测物体底部任意三个底部顶点，然后ARCore软件将给出这三个点的坐标，分别记为：(x₁,y₁,z₁),(x₂,y₂,z₂),(x₃,y₃,z₃)，被测物体体积计算模块调取这三个点的坐标信息，并按照下式计算被测物体底部的长度L和宽度W：

被测物体体积计算模块再使用步骤三计算得到的被测物体底部的长度L和宽度W获取包装该被测物体所需包裹框架的体积V，其中V＝H×W×L；

长度L为包装该物体所需的长方体快递包裹底部边长，默认物体使用近似最小外接长方体作为快递包裹；获得底部长度信息以及物体高度信息之后可以计算包装该物体所需的长方体快递包裹的体积。

被测物体体积计算模块继续使用向量运算得出被测物体顶部与步骤三中人为点击被测物体底部三个顶点相对应的三个顶部顶点的空间坐标，其中这三个顶部顶点的坐标分别为(x₁,y₁,z₁+H),(x₂,y₂,z₂+H),(x₃,y₃,z₃+H)；

将所得被测物体三个底部顶点的坐标、被测物体的高度H、被测物体底部的长度L和宽度W共同输入ARCore软件中，ARCore软件结合已经记录的被测物体的三个底部顶点的坐标(x₁,y₁,z₁)，(x₂，y₂，z₂)，(x₃,y₃,z₃)，计算出被测物体顶部和底部其他顶点的坐标，将被测物体顶部和底部的所有顶点依次进行连线，在ARCore软件内调用摄像头拍摄的实时画面上中显示出包装该被测物体所需包裹的框架，如图2所示；

SQLite数据库用于存储所有的测量信息，其中测量信息为物体长宽高以及物流编号。还可以进行数据的录入、删除、修改、查询等操作。

使用测试物体对该方法进行测试，分别测试物流场景中常见的大、中、小型物体，测试结果表明测量误差为+/-1cm。

本发明研究在真实环境进行了验证，这个方法的测量能力和推广能力可靠性较强。基于移动智能终端传感器以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法可以提高准确率及判断精度，辅助检测人员准确高效完成物体体积的测量。

Claims (3)

1.一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一，计算出被测物体的高度H

将移动智能终端设置在被测物体周围任意位置，并测量移动智能终端内摄像头的高度h₁，其中移动智能终端内摄像头的高度h₁为摄像头的中心点距离地面之间的距离；利用该距离通过移动智能终端内置的角度传感器或者气压传感器计算出被测物体的高度H；

步骤二，启动移动智能终端内置的ARCore软件，ARCore软件调用移动智能终端的摄像头，对被测物体进行实时拍摄，ARCore软件能够根据拍摄的实时画面估计出被测物体底部所处的环境平面；

步骤三，人为在ARCore软件内调用摄像头拍摄的实时画面上点击被测物体底部任意三个底部顶点，然后ARCore软件将给出这三个点的坐标，分别记为：(x₁，y₁，z₁)，(x₂，y₂，z₂)，(x₃，y₃，z₃)，再按照下式计算被测物体底部的长度L和宽度W：

步骤四，使用步骤三计算得到的被测物体底部的长度L和宽度W获取包装该被测物体所需包裹框架的体积V，其中V＝H×W×L；

步骤五，计算被测物体顶部与步骤三中被测物体底部三个顶点相对应的三个顶部顶点的空间坐标，其中这三个顶部顶点的坐标分别为(x₁，y₁，z₁+H)，(x₂，y₂，z₂+H)，(x₃，y₃，z₃+H)；

步骤六，将步骤五所得被测物体三个底部顶点的坐标、被测物体的高度H、被测物体底部的长度L和宽度W共同输入ARCore软件中，ARCore软件结合已经记录的被测物体的三个底部顶点的坐标计算出被测物体顶部和底部其他顶点的坐标，并将被测物体顶部和底部的所有顶点依次进行连线，在ARCore软件内调用摄像头拍摄的实时画面上中显示出包装该被测物体所需包裹的框架。

2.根据权利要求1所述的一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法其特征在于所述步骤一中利用移动智能终端内置的角度传感器计算出被测物体的高度，具体内容如下：

将处于该位置的移动智能终端内摄像头的拍摄画面中心点对准被测物体顶面最高点，记录此时移动智能终端内置角度传感器的测量值θ₂，再将移动智能终端内摄像头的拍摄画面中心点对准被测物体底面最低点，记录此时移动智能终端内置角度传感器的测量值θ₁，并按下式计算被测物体的高度H：

H＝h₁-h₂，

h₂＝d×tanθ₂

其中：d为移动智能终端内摄像头与被测物体顶面最高点之间的水平距离；

h₂为移动智能终端内摄像头与被测物体底部所在水平面之间的高度差。

3.根据权利要求1所述的一种基于移动智能终端以及ARCore的非接触式快递包裹体积测量方法其特征在于所述步骤一中利用移动智能终端内置的气压传感器计算出被测物体的高度，具体内容如下：

将移动智能终端任意移动到两个不同高度的位置，移动智能终端处于这两个位置时的高度分别为h₃和h₄，分别记录移动智能终端处于这两个位置时其内置的气压传感器测量值，记为测量得到的参考气压值，分别记为p₃，p₄；

将移动智能终端分别移动到被测物体的顶面最高点处和底面最低点处，使得移动智能终端的顶面和被测物体的底面最高点对齐，移动智能终端的底面和被测物体的底面最低点对齐，分别记录移动智能终端处于这两个位置时其内置的气压传感器测量值，分别记为p₆，p₅，按照下式计算被测物体高度H：

其中k为气压变化因子。

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