CN211178314U - 一种测量装置、分离式测量系统、集成式测量系统和终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种测量装置、分离式测量系统、集成式测量系统和终端，包括开设有开口的外壳，在所述外壳的开口设置有透光板；在所述外壳内部设置有TOF相机、及与所述TOF相机依次连接的TOF相机启动模块、三维图像获取模块、点云预处理模块、物体分割模块和尺寸输出模块；所述TOF相机包括锗硅图像传感器。本实用新型实施例提供的测量装置、分离式测量系统、集成式测量系统和终端，包含有锗硅图像传感器，能够提高目标物体的三维图像数据的清晰度，进而能够方便、准确测量目标物体的尺寸。

Description

一种测量装置、分离式测量系统、集成式测量系统和终端

技术领域

本实用新型涉及测量技术领域，尤其涉及一种测量装置、分离式测量系统、集成式测量系统和终端。

背景技术

在日常的学习、生活或工作中，经常需要了解一些物体的尺寸参数，测量显得尤为重要。例如：学生们要需要观测物体时，物体的长度、宽度、高度、体积等等测量是常见的；物流人员通过被寄送的物体进行打包前也需要测量尺寸，以便获得物体的尺寸参数进行收费或车辆安排；建筑工人在施工过程中经常会遇到非常紧凑的结构形状，必须通过测量尺寸来确认是否可以符合设计参数，这些场景进行测量，变得至关重要。直尺、卷尺等等测量工具是人们常常使用的，但是人们无论是随身携带，还是被固定在某特定场景下，均有诸多不便。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供一种测量装置，包括：

开设有开口的外壳，在所述外壳的开口设置有透光板；在所述外壳内部设置有TOF相机、及与所述TOF相机依次连接的TOF相机启动模块、三维图像获取模块、点云预处理模块、物体分割模块和尺寸输出模块；所述TOF相机包括锗硅图像传感器；

TOF相机启动模块，用于当检测到测量目标物体的触发动作时，开启TOF相机；

三维图像获取模块，用于根据设定参数，获取所述TOF相机采集到的所述目标物体的三维图像数据；

点云预处理模块，用于对所述三维图像数据进行预处理，根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；

物体分割模块，用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；

尺寸输出模块，用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体。

其中，所述锗硅图像传感器包括复合衬底层，在所述复合衬底层内包括增强吸收像素传感器；所述增强吸收像素传感器包括增强吸收光电探测器、晶体管和连接所述增强吸收光电探测器和所述晶体管的导电路径、所述复合衬底层至少包括依次由硅层和包含有锗元素的层组成的二层结构、且所述增强吸收光电探测器被埋置在包含有锗元素的层中。

其中，从所述TOF相机发射出的预设频谱光信号是850nm至1550nm中的任意波段；和/或，是100MHZ至300MHZ中的任意频段。

其中，所述点云预处理模块具体用于：

对所述三维图像数据进行降噪处理、寻找边界处理和移除边界处理。

其中，所述尺寸输出模块包括显示单元；相应的，所述显示单元具体用于：

显示标记有所述尺寸的所述目标物体。

其中，所述物体分割模块包括计算单元；相应的，所述计算单元具体用于：

根据所述尺寸，计算所述目标物体的体积和各表面的表面积；

计算相交虚拟线段之间的夹角。

其中，所述显示单元还具体用于：

显示所述体积、各表面积、所述夹角和特定尺寸中的至少一种；其中，所述特定尺寸是与用户选择的虚拟线段相对应的尺寸。

本实用新型实施例提供一种分离式测量系统，包括：

TOF接收器，用于获取待测量的目标物体的三维图像数据；所述TOF接收器包括锗硅图像传感器；

TOF发射器，用于在拍摄所述目标物体时进行红外光源的辐射补偿；

频率驱动器，用于在拍摄所述目标物体时对红外光信号进行标识；

三维成像控制器与所述TOF接收器相连、与所述TOF发射器和所述频率驱动器依次相连，用于对所述三维图像数据进行预处理；

光学尺应用处理器，用于根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；

还用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；

还用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体；

存储器，用于存储数据；

其中，所述TOF接收器、所述TOF发射器、所述频率驱动器和所述三维成像控制器作为一个整体与所述光学尺应用处理器和所述存储器相分离。

本实用新型实施例提供一种集成式测量系统，包括：

TOF接收器，用于获取待测量的目标物体的三维图像数据；所述TOF接收器包括锗硅图像传感器；

TOF发射器，用于在拍摄所述目标物体时进行红外光源的辐射补偿；

频率驱动器，用于在拍摄所述目标物体时对红外光信号进行标识；

光学尺应用处理器与所述TOF接收器相连、与所述TOF发射器和所述频率驱动器依次相连，用于对所述三维图像数据进行预处理；

还用于根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；

还用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；

还用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体；

存储器，用于存储数据；

其中，所述TOF接收器、所述TOF发射器、所述频率驱动器、所述光学尺应用处理器和所述存储器集成为一个整体。

本实用新型实施例提供一种终端，包括上述测量装置。

本实用新型实施例提供的测量装置、分离式测量系统、集成式测量系统和终端，包含有锗硅图像传感器，能够提高目标物体的三维图像数据的清晰度，进而能够方便、准确测量目标物体的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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1为本实用新型测量装置实施例结构示意图；

图2为本实用新型实施例标记尺寸的目标物体示意图；

图3为本实用新型锗硅图像传感器实施例结构示意图；

图4为本实用新型实施例显示单元功能示意图；

图5为本实用新型分离式测量系统实施例结构示意图；

图6为本实用新型集成式测量系统实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围，本实用新型实施例中所涉及的所有方法都为现有技术中的方法。

图1为本实用新型测量装置实施例结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的一种测量装置，包括开设有开口的外壳，在所述外壳的开口设置有透光板；在所述外壳内部设置有TOF相机(图1未示出)，及与所述TOF相机依次连接的TOF相机启动模块101、三维图像获取模块102、点云预处理模块103、物体分割模块104和尺寸输出模块105；所述TOF相机包括锗硅图像传感器；其中，TOF相机启动模块101用于当检测到测量目标物体的触发动作时，开启TOF相机；其中，飞行时间(Time Of Flight，简称“TOF”)。该触发动作可以是触发拍照的按键动作，不作具体限定。

三维图像获取模块102用于根据设定参数，获取所述TOF相机采集到的所述目标物体的三维图像数据；设定参数可以是手动或者自动设置的拍照参数。

点云预处理模块103用于对所述三维图像数据进行预处理，根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；预处理可以具体包括降噪处理、寻找边界处理和移除边界处理等，不作具体限定。轮廓信息可以具体包括轮廓形状信息等，点云数据(point cloud data)可以包括：扫描资料以点的形式记录，每一个点包含有三维坐标，有些可能含有颜色信息(RGB)或反射强度信息(Intensity)，具体实现方式为现有技术。

物体分割模块104用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；物体分割(Object segment)属于图像理解范畴，可以采用已有算法确定点云数据中的关键点，并对其进行点云配准及跟踪锁定，点云配准过程，就是求一个两个点云之间的旋转平移矩阵(rigid transform or euclideantransform刚性变换或欧式变换)，将源点云(source cloud)变换到目标点云(targetcloud)相同的坐标系下，具体实现方式为现有技术。

尺寸输出模块105用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体。图2为本实用新型实施例标记尺寸的目标物体示意图，如图2所示，目标物体的形状为长方体，每一条边对应虚拟线段，具体实现方式为现有技术。

本实用新型实施例提供的测量装置，包含有锗硅图像传感器，能够提高目标物体的三维图像数据的清晰度，进而能够方便、准确测量目标物体的尺寸。

在上述实施例的基础上，图3为本实用新型锗硅图像传感器实施例结构示意图，如图3所示，所述锗硅图像传感器100包括复合衬底层110，在所述复合衬底层110内包括增强吸收像素传感器120；所述增强吸收像素传感器120包括增强吸收光电探测器1000、晶体管2000和连接所述增强吸收光电探测器1000和所述晶体管2000的导电路径3000、所述复合衬底层110至少包括依次由硅层和包含有锗元素的层组成的二层结构、且所述增强吸收光电探测器1000被埋置在包含有锗元素的层中。由于，增强吸收光电探测器1000被埋置在包含有锗元素的层中，参照图3，可以确定，复合衬底层110由上到下依次包括硅层和包含有锗元素的层。

本实用新型实施例提供的测量装置，通过锗硅图像传感器，提高了对红外光线的探测精度，进一步能够方便、准确对目标物体进行测量。

在上述实施例的基础上，具体的，从所述TOF相机发射出的预设频谱光信号是850nm至1550nm中的任意波段；和/或，是100MHZ至300MHZ中的任意频段。

本实用新型实施例提供的测量装置，进一步能够改善预设频谱光信号的波段和频段，提高了深度探测的精度。

在上述实施例的基础上，具体的，所述点云预处理模块103具体用于：

对所述三维图像数据进行降噪处理、寻找边界处理和移除边界处理。可参照上述说明，不再赘述。

本实用新型实施例提供的测量装置，进一步能够准确对目标物体进行测量。

图4为本实用新型实施例显示单元功能示意图，如图4所示，在上述实施例的基础上，具体的，所述尺寸输出模块105包括显示单元；相应的，参照上述图2，所述显示单元具体用于：

显示标记有所述尺寸的所述目标物体。

本实用新型实施例提供的测量装置，进一步能够方便获取对目标物体进行测量的测量结果。

在上述实施例的基础上，具体的，所述物体分割模块104包括计算单元；相应的，所述计算单元具体用于：

根据所述尺寸，计算所述目标物体的体积和各表面的表面积；根据所有虚拟线段的尺寸可以计算出该目标物体的体积和各表面的表面积，如图2所示。

计算相交虚拟线段之间的夹角，由于图2中的目标物体为长方体，因此，各相交线段之间的夹角都为90度，图2中未示出标记的夹角。

本实用新型实施例提供的测量装置，进一步能够全面地对目标物体进行测量。

在上述实施例的基础上，具体的，参照图4，所述显示单元还具体用于：

显示所述体积、各表面积、所述夹角和特定尺寸中的至少一种；其中，所述特定尺寸是与用户选择的虚拟线段相对应的尺寸。需要说明的是：对于较复杂结构的目标物体，对于有些虚拟线段标记的尺寸可能不够清晰，因此，用户可以单独选择这些虚拟线段，并显示出针对这些虚拟线段的特定尺寸。

本实用新型实施例提供的测量装置，进一步能够方便获取对目标物体进行测量的测量结果。

图5为本实用新型分离式测量系统实施例结构示意图，如图5所示，本实用新型实施例提供的一种分离式测量系统，包括TOF接收器401、TOF发射器402、频率驱动器403、三维成像控制器404、光学尺应用处理器405和存储器406；其中，TOF接收器401用于获取待测量的目标物体的三维图像数据；所述TOF接收器401包括锗硅图像传感器100，具体说明不再赘述。

TOF发射器402用于在拍摄所述目标物体时进行红外光源的辐射补偿；红外光源以产生红外辐射为主要目的非照明用电光源。红外辐射是波长大于红色光波长的一定范围的电磁辐射，波长为0.78～1000μm,分为近红外(代号IR-A，波长0.78～1.4μm)、中红外(IR-B,1.4～3μm)、远红外(IR-C,3～1000μm)3个波段。

频率驱动器403用于在拍摄所述目标物体时对红外光信号进行标识。

三维成像控制器404与所述TOF接收器401相连、与所述TOF发射器402和所述频率驱动器403依次相连，用于对所述三维图像数据进行预处理；

光学尺应用处理器405用于根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；还用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；还用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体。

存储器406用于存储数据。

其中，所述TOF接收器401、所述TOF发射器402、所述频率驱动器403和所述三维成像控制器404作为一个整体与所述光学尺应用处理器405和所述存储器406相分离。具体说明可参照上述测量装置实施例的说明，不再赘述。

本实用新型实施例提供的分离式测量系统，包含有锗硅图像传感器，能够提高目标物体的三维图像数据的清晰度，进而能够方便、准确测量目标物体的尺寸。

图6为本实用新型集成式测量系统实施例结构示意图，如图6所示，本实用新型实施例提供的一种集成式测量系统，包括TOF接收器501、TOF发射器502、频率驱动器503、光学尺应用处理器504和存储器505；其中，TOF接收器501用于获取待测量的目标物体的三维图像数据；所述TOF接收器501包括锗硅图像传感器100。需要说明的是，集成式测量系统中的TOF接收器501与分离式测量系统中的TOF接收器401作用相同，区别在于一个在集成式测量系统中、另一个在分离式测量系统中，因此，标记不同。

TOF发射器502用于在拍摄所述目标物体时进行红外光源的辐射补偿。需要说明的是，集成式测量系统中的TOF发射器502与分离式测量系统中的TOF接收器402作用相同，区别在于一个在集成式测量系统中、另一个在分离式测量系统中，因此，标记不同。

频率驱动器503用于在拍摄所述目标物体时对红外光信号进行标识。需要说明的是，集成式测量系统中的频率驱动器503与分离式测量系统中的TOF接收器403作用相同，区别在于一个在集成式测量系统中、另一个在分离式测量系统中，因此，标记不同。

光学尺应用处理器504与所述TOF接收器501相连、与所述TOF发射器502和所述频率驱动器503依次相连，用于对所述三维图像数据进行预处理。

存储器505用于存储数据，与406作用相同，区别在于一个在集成式测量系统中、另一个在分离式测量系统中，因此，标记不同。

还用于根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据。

还用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线。

还用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体。需要说明的是，集成式测量系统中并没有分离式测量系统中的三维成像控制器404，但是，集成式测量系统中的光学尺应用处理器504与分离式测量系统中的三维成像控制器404和光学尺应用处理器405作用相同，区别在于在集成式测量系统中的光学尺应用处理器504集成了分离式测量系统中的三维成像控制器404和光学尺应用处理器405的功能。

存储器505用于存储数据。

其中，所述TOF接收器501、所述TOF发射器502、所述频率驱动器503、所述光学尺应用处理器504和所述存储器505集成为一个整体。

本实用新型实施例提供的集成式测量系统，包含有锗硅图像传感器，能够提高目标物体的三维图像数据的清晰度，进而能够方便、准确测量目标物体的尺寸。

本实用新型实施例提供一种终端，所述终端包括上述实施例中的测量装置，有关测量装置的说明，不再赘述。

本实用新型实施例提供的终端，包含有锗硅图像传感器，能够提高目标物体的三维图像数据的清晰度，进而能够方便、准确测量目标物体的尺寸。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：

开设有开口的外壳，在所述外壳的开口设置有透光板；在所述外壳内部设置有TOF相机、及与所述TOF相机依次连接的TOF相机启动模块、三维图像获取模块、点云预处理模块、物体分割模块和尺寸输出模块；所述TOF相机包括锗硅图像传感器；

TOF相机启动模块，用于当检测到测量目标物体的触发动作时，开启TOF相机；

三维图像获取模块，用于根据设定参数，获取所述TOF相机采集到的所述目标物体的三维图像数据；

点云预处理模块，用于对所述三维图像数据进行预处理，根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；

物体分割模块，用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；

尺寸输出模块，用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述锗硅图像传感器包括复合衬底层，在所述复合衬底层内包括增强吸收像素传感器；所述增强吸收像素传感器包括增强吸收光电探测器、晶体管和连接所述增强吸收光电探测器和所述晶体管的导电路径、所述复合衬底层至少包括依次由硅层和包含有锗元素的层组成的二层结构、且所述增强吸收光电探测器被埋置在包含有锗元素的层中。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，从所述TOF相机发射出的预设频谱光信号是850nm至1550nm中的任意波段；和/或，是100MHZ至300MHZ中的任意频段。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述点云预处理模块具体用于：

对所述三维图像数据进行降噪处理、寻找边界处理和移除边界处理。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述尺寸输出模块包括显示单元；相应的，所述显示单元具体用于：

显示标记有所述尺寸的所述目标物体。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述物体分割模块包括计算单元；相应的，所述计算单元具体用于：

根据所述尺寸，计算所述目标物体的体积和各表面的表面积；

计算相交虚拟线段之间的夹角。

7.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述显示单元还具体用于：

显示体积、各表面积、夹角和特定尺寸中的至少一种；其中，所述特定尺寸是与用户选择的虚拟线段相对应的尺寸。

8.一种分离式测量系统，其特征在于，包括：

TOF接收器，用于获取待测量的目标物体的三维图像数据；所述TOF接收器包括锗硅图像传感器；

TOF发射器，用于在拍摄所述目标物体时进行红外光源的辐射补偿；

频率驱动器，用于在拍摄所述目标物体时对红外光信号进行标识；

三维成像控制器与所述TOF接收器相连、与所述TOF发射器和所述频率驱动器依次相连，用于对所述三维图像数据进行预处理；

光学尺应用处理器，用于根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；

还用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；

还用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体；

存储器，用于存储数据；

其中，所述TOF接收器、所述TOF发射器、所述频率驱动器和所述三维成像控制器作为一个整体与所述光学尺应用处理器和所述存储器相分离。

9.一种集成式测量系统，其特征在于，包括：

TOF接收器，用于获取待测量的目标物体的三维图像数据；所述TOF接收器包括锗硅图像传感器；

TOF发射器，用于在拍摄所述目标物体时进行红外光源的辐射补偿；

频率驱动器，用于在拍摄所述目标物体时对红外光信号进行标识；

光学尺应用处理器与所述TOF接收器相连、与所述TOF发射器和所述频率驱动器依次相连，用于对所述三维图像数据进行预处理；

还用于根据预处理后的三维图像数据，确定所述目标物体的轮廓信息，并将所述轮廓信息转化成点云数据；

还用于将所述点云数据进行物体分割，并进行关键点云配准及跟踪锁定，确定所述目标物体的轮廓边界基准点线；

还用于将所述轮廓边界基准点线的几何关系锁定，确定所述目标物体的形状及构成所述形状的虚拟线段，计算所述虚拟线段的尺寸，并输出标记有所述尺寸的所述目标物体；

存储器，用于存储数据；

其中，所述TOF接收器、所述TOF发射器、所述频率驱动器、所述光学尺应用处理器和所述存储器集成为一个整体。

10.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1所示的测量装置。

Images