KR102559661B1 - 부피 측량 방법, 시스템, 설비 및 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체 - Google Patents

부피 측량 방법, 시스템, 설비 및 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체 Download PDF

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Abstract

본 특허 출원은 부피 측량 방법, 시스템, 설비 및 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 관한 것으로, 3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없는 경우 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있는 경우 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하고, 다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조하고 피측정물의 외부 윤곽을 식별하여 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻으며, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표와 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻으며; 상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 미리실정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하며; 상기 블록 정보, 피측정 목표물의 사이즈 정보와 피측정물 부피 간의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 부피를 얻는다. 해당 방법은 3D시각에 근거해 테스트하고 피측정물을 직접 측량하며, 측량 속도가 빠르면서 측량 정밀도가 높고 측량 범위도 크다.

Description

부피 측량 방법, 시스템, 설비 및 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체
본 특허 출원은 물류 분야에 관한 것으로, 특히, 부피 측량 방법, 시스템, 설비 및 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체에 관한 것이다.
물류 운송이 신속히 증가됨에 따라, 물류 운송 단계의 효율이 점차적으로 전통 운송의 수요를 만족시킬 수 없게 되었다. 그 중 물류단계 중에서 중요한 하나의 구성부분은 물류 화물의 부피을 측량하는 것이다. 부피 측량은 화물 유통 운송의 기초이며, 적절한 부피에 적절한 운송차량, 선박, 비행기를 선택하는 것은 아주 중요하다. 하지만, 현재의 물류시스템 중에서, 팔레트가 적층된 벌크(bulk) 측량에 있어서, 물체 부피를 측량하는 작업의 대부분은 여전히 줄자를 사용하는 등과 같은 전통적인 방식으로 측량하고 있다.
이러한 측량방식은 측량 오차가 클 뿐만 아니라, 측량한 후 부피을 추산하고 적절한 운송수단을 선탁할 때 모두 인공으로 계산하여야 한다. 전통방식은 측량 효율이 아주 낮은 데, 이 부족점은 운송 효율을 제약하는 중요한 요소로 작용하고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 현재의 자동화 부피측량기술은 대부분 레이저 스캐너와 멀티 시각 융합 기술을 이용하여 해당 문제를 해결하고 있다. 전통적인 해결방식은 한 대의 레이저 스캔 발사장치와 네 대의 산업용 카메라를 피측정물의 주변에 분포하고 카메라를 통해 레이저 발사의 라인 레이저(line laser)를 포착하여 사이즈를 측량하는 것이다. 이러한 방식은 인공 테스트의 정확성과 효율보다 모두 높다. 하지만, 이러한 측량방식은 부지 면적이 아주 클 뿐만 아니라, 산업용 카메라가 피측정물의 시야를 커버해야 하는 데, 그 부피가 거의 피측정물의 2배이므로, 전체 설비 세트도 하나의 안정된 지지대로 고정시켜야 한다. 이외에도, 이러한 세트 설비가 비교적 복잡하여 고가의 레이저와 산업용 카메라가 필요한 데, 복잡한 시스템은 테스트 설비의 하드웨어에 대한 요구가 비교적 높고 시각시스템의 조합과 처리능력에 대한 요구가 아주 높다.
인공 측량과 종래 자동화 측량설비의 폐단을 해결하기 위해, 모듈화 3D시각기술을 활용하여 부피 측량을 해결하는 방법을 제출한다.
본 특허 출원은 2018년 9월 28일에 중국 국가지적재산권국에게 청구한 특허출원번호가 201811141066.7이고 발명 명칭이 "부피 측량 방법 및 시스템"인 우선권 권익을 주장한다.
본 특허 출원은 상기 기술문제를 해결하기 위해 창출된 것으로, 그 목적은 부피 측량 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
본 특허 출원은 일 측면에서, 3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하고, 상기 3D시각시스템이 측량 영역의 상방에 위치하는 단계;
다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조하고 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻으며, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표와 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻는 단계;
상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하는 단계;
상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 간의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부피 측량 방법을 제공한다.
더 나아가, 3D시각시스템은 제1 카메라, 제2 카메라와 구조 레이저 발사장치를 포함하며, 여기에서, 구조 레이저 발사장치는 현재 시야하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보 및 레이저 격자에 의해 측량된 상기 측량 영역 심도 변화가 한계값을 초과하는지 여부를 수집하며, 초과하였으면 상기 측량 영역에 피측정물이 있다고 확정하고 제1 카메라를 구동하여 상기 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하며, 제2 카메라를 구동하여 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일(gray scale)을 처리하고 상기 제1 심도이미지정보를 생성하는 데 사용한다.
더 나아가, 제1 카메라와 제2 카메라에 의해 간격을 배치하고 상기 피측정물의 외부 윤곽과 3D시각시스템의 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 상기 피측정물 외부 윤곽의 사이즈를 얻는다.
상기 제1 심도 정보와 분할 블록 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하고, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고 와 는 가중치 계수이다.
상기 블록 정보와 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고,
는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값이다.
본 특허 출원은 다른 일 측면에서, 3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하는 데 사용하도록 배치되고, 상기 3D시각시스템이 측량 영역의 상방에 위치하는 측량 영역 정보 획득 유닛;
다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조해 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻고, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표 및 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻는 데 사용되도록 배치된 피측정물 목표 획득 유닛;
상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하는 블록 분할 유닛;
상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻도록 배치된 피측정물 부피 획득 유닛; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템을 제공한다.
더 나아가, 3D시각시스템은 제1 카메라, 제2 카메라와 구조 레이저 발사장치를 포함하는 데,
여기에서, 구조 레이저 발사장치는 현재 시야하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 레이저 격자에 의해 측량된 상기 측량 영역 심도 변화가 한계값을 초과하는지 여부를 수집하며, 초과하였으면 상기 측량 영역에 피측정물이 있다고 판정하여 제1 카메라를 구동하여 상기 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하며, 제2 카메라를 구동하여 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일(gray scale)을 처리하고 상기 제1 심도이미지정보를 생성하는 데 사용하도록 배치된다.
더 나아가, 피측정물 목표 획득 유닛은 제1 카메라와 제2 카메라의 배치 간격에 근거해 상기 피측정물의 외부 윤곽과 3D시각시스템의 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 상기 피측정물 외부 윤곽의 사이즈를 얻는 데 사용하도록 더 배치된다.
3D시각시스템은 측량 영역의 바로 상방에 위치하거나 또는 측량 영역 내부 피측정물의 경사진 상방에 위치한다.
상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하고, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고 와 는 가중치 계수이다.
상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고
는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값이다.
본 특허 출원은 또 다른 일 측면에서,
하나 또는 다수 개의 프로세서;
하나 또는 다수 개의 프로그램을 저장하는 데 사용하는 메모리;를 포함하고,
하나 또는 다수 개의 프로그램이 상기 하나 또는 다수 개의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 또는 다수 개의 프로세서가 상기 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는 것을 특징으로 하는 설비를 제공한다.
본 특허 출원은 또 다른 측면에서, 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체를 제공하는 데, 해당 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때 상기 어느 한 항에 따른 방법을 구현한다.
종래기술과 대비해, 본 특허 출원은 다음과 같은 효과를 이룰 수 있다.
1. 본 특허 출원이 예시한 부피 측량 방법은 3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하고, 상기 3D시각시스템은 측량 영역의 상방에 위치하며; 다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조하여 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻고 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표와 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻으며; 상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하며; 상기 블록 정보와 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻는 데, 해당 방법은 3D시각시스템에 의해 테스트를 진행하고 피측정물 부피를 직접 측량하며, 측량 속도가 빠르고 측량 정밀도가 높으며 측량 범위가 넓다.
2. 본 특허 출원이 예시한 부피 측량 시스템은 유닛별 구성이 간단하고 상호 간의 협력을 통해 3D시각시스템으로 테스트할 뿐만 아니라, 상기 시각시스템의 구성과 배치가 그의 점용 공간을 대폭 줄이고 직접 피측정물의 부피를 측량할 수 있으며, 측량 속도가 빠르고 측량 정밀도가 높으며 측량 범위가 넓어 기존의 측량 설비가 점용 공간과 부피가 크고 구조가 복잡하며 설비 기능 배치에 대한 요구가 높은 문제점을 효과적으로 해결하였다.
3. 본 특허 출원이 예시한 설비와 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체는 점용 공간이 작고 설비 성능 요구가 낮은 3D시각시스템으로 피측정물 부피를 테스트하므로, 측량 속도가 빠르고 측량 정밀도가 높으며 측량 범위가 넓어 광범위하게 보급할 가치가 있다.
도 1 은 실시예 1에 따른 흐름도이고;
도 2는 실시예 1에 따른3D시각수집모듈 꼭대기부 장착 설명도이고;
도 3은 실시예 1에 따른 이미지 중 피측정물의 외부 윤곽 설명도이고;
도 4는 실시예 1에 따른 이미지 중 피측정물의 외부 윤곽 영역을 채워넣는 설명도이고;
도 5는 실시예 1에 따른 피측정물의 외부 윤곽 영역 블록 분할 설명도이고;
도 6은 실시예 1에 따른 3D시각수집모듈 경사방향 장착 설명도이다.
이하, 본 특허 출원의 기술방안을 더 잘 이해하기 위해, 구체적인 실시예 및 명세서 도면과 결합하여 본 특허 출원을 진일보 설명한다.
실시예 1:
본 실시예는, 3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하는 데 사용하도록 배치되고, 상기 3D시각시스템이 측량 영역의 상방에 위치하는 측량 영역 정보 획득 유닛;
다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조해 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻고, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표 및 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻는 데 사용되도록 배치된 피측정물 목표 획득 유닛;
상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하는 블록 분할 유닛;
상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻도록 배치된 피측정물 부피 획득 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템을 제공한다.
여기에서, 3D시각시스템은 제1 카메라, 제2 카메라와 구조 레이저 발사장치를 포함하며, 구조 레이저 발사장치는 현재 시야하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보 및 레이저 격자에 의해 측량된 상기 측량 영역 심도 변화가 한계값을 초과하는지 여부를 수집하며, 초과하였으면 상기 측량 영역에 피측정물이 있다고 확정하고 제1 카메라를 구동하여 상기 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하며, 제2 카메라를 구동하여 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일(gray scale)을 처리하고 상기 제1 심도이미지정보를 생성하는 데 사용한다.
피측정물 목표 획득 유닛은 제1 카메라와 제2 카메라의 배치 간격에 근거해 상기 피측정물의 외부 윤곽과 3D시각시스템의 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 상기 피측정물 외부 윤곽의 사이즈를 얻는 데 사용하도록 더 배치된다.
여기에서, 제1 카메라는 상세하게 컬러 카메라로서, 피측정 물체 전체 모양을 촬영하는 데 사용하고, 제2 카메라는 상세하게 흑백 카메라로서, 주로 그레이 스케일(gray scale)을 처리하는 데 사용하며, 이와 동시에, 이 2개 카메라는 고정된 간격을 두고 장착되어 그가 관측해 낸 적외 레이저는 간격 측량을 보조할 수 있다. 구조 레이저 발사장치는 상세하게, 코팅 특성을 구비하는 구조 레이저 발사장치로서, 거리를 측량하는 가장 주요하고 직접적인 센서이며, 코팅 특성은 가시광선 등 기타 동일 유형 빔의 간섭을 효과적으로 피할 수 있다.
3D시각시스템은 측량 영역의 바로 상방에 위치하거나 또는 측량 영역 내부 피측정물의 경사진 상방에 위치한다.
상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하고, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고 와 는 가중치 계수이다.
상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고,
는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값이다.
본 실시예에서는 부피 측량 방법을 제공하며, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 이하의 단계를 포함한다.
S1 단계, 3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하고, 상기 3D시각시스템이 측량 영역의 상방에 위치하며, 상세하게, 측량 영역의 바로 상방 또는 피측정물의 경사진 상방에 위치하며,
3D시각시스템은 제1 카메라, 제2 카메라와 구조 레이저 발사장치를 포함하며, 여기에서, 구조 레이저 발사장치는 현재 시야하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보 및 레이저 격자에 의해 측량된 상기 측량 영역 심도 변화가 한계값을 초과하는지 여부를 수집하며, 초과하였으면 상기 측량 영역에 피측정물이 있다고 확정하고 제1 카메라를 구동하여 상기 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하며, 제2 카메라를 구동하여 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일(gray scale)을 처리하고 상기 제1 심도이미지정보를 생성하는 데 사용한다.
S2 단계, 다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조하고 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻고, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표와 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻는다.
제1 카메라와 제2 카메라의 배치 간격에 근거해 상기 피측정물의 외부 윤곽과 3D시각시스템의 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 상기 피측정물 외부 윤곽의 사이즈를 얻는다.
S3 단계, 상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성한다.
상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하고, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고 와 는 가중치 계수이다.
S4 단계, 상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 간의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻는다.
상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,
을 만족시키며,
여기에서,
는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고,
는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값이다.
상기 3D시각시스템은 상세하게 한 세트의 집적화 3D시각 샘플링 모듈로서, 샘플링 모듈은 컬러 카메라, 흑백 카메라와 코딩 특성을 구비하는 구조 레이저 발사장치를 포함한다. 모듈이 사용하는 정본은 현재 시판되고 있는 종래의 부품으로서, 예를 들어, 휴대폰업계가 보편적으로 사용하는 카메라와 레이저 모듈을 이용할 수 있으며, 전체 모듈은 아주 경제적이다.
해당 3D시각수집모듈의 분포방식은 다차원으로 설계하였다. 가장 통상적인 분포방식은 피측정물의 바로 상방에 배치하는 것인 데, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 이와 같이 배치하면 단독으로 하나의 3D시각모듈을 사용하여 비교적 큰 시야공간을 커버할 수 있는 장점이 있다. 코딩모드 구조형 광과 결합하여 측량 정확성을 최대한 향상시킬 수 있다. 꼭대기부에 장착할 때 점용하는 공간이 아주 작아 하나의 기둥만 천장에 걸면 바로 장착이 가능한 데, 이러한 장착방식은 바닥면 공간을 완전히 확장시킬 수 있고 깨끗이 정리된 공간 또한 전례없이 큰 효과를 이룰 수 있다.
본 특허 출원에 따른 부피 측량 방법의 핵심은 3D시각에 진실한 물리공간을 결합시키는 부피 측량 방법으로서, 상세하게, 아래 단계로 구성된다.
S1: 피측정물이 시야에 나타나지 않은 경우, 현재 시야 영역 심도 빔 모델을 패턴화 하고 저전력 모드를 이용하여 저위도의 레이저 격자를 코딩하는 동시에, 시야가 한정된 측량 영역을 그레이 스케일(gray scale) 처리한다. 물체가 측량 영역에 진입한 후, 심도 빔은 간섭을 받게 되며, 이 때 측량시스템을 작동하여 고위도의 레이저 스페클(Laser Speckle)과 격자 레이저 변환을 실시하여 영역 스캔 주파수를 증가시킨다.
S2: 경계 식별.
피측정물 경계를 스캔하고 그레이 스케일 값(gray scale value)을 통해 물체가 진입한 전후의 변화를 대조하여 피측정물의 최대 외부 윤곽을 찾아낸다. 이어서, 경계 영역이 포함하는 면적을 채워넣는다. 도 3 내지 도 4에서 도시하는 바와 같이, 해당 정보에 근거해 최대로 가능한 물체 부피 정보를 얻을 수 있다.
여기에서, 피측정물의 최대 외부 윤곽, 즉, 외형 가장자리의 사이즈는 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 직접 얻어 낸다. 해당 사이즈의 확정은 분할 블록의 최대 경계를 확정하기 위한 것으로, 여기에서, 기준치를 확정하는 표적은 2개의 사이즈 정밀도를 일회성으로 확정한다. 고정 심도에 근거해, 사이즈 정밀도의 크기조정계수를 동일비율로 계산한다. 심도 변화가 커지면, 측량 사이즈가 점점 커지는 동시에, 오차도 커지므로, 상기 크기조정 비례는 오차를 감소하는 데 사용하며, 출하 전에 미리 기준치를 잘 확정해야 한다.
심도 빔은 레이저 거리 측정 센서 tof기술에 근거해 영역 내부에 물체가 있는 여부를 검측하고, 다시 카메라를 작동해 측량하는 데 사용함으로써, 카메라가 오랫동안 작동하여 심각하게 발열하는 것을 피한다. tof 거리 측정 센서는 물체가 없을 때의 파라미터에 의해 설치되며, 이 때 카메라는 하이버네이션되어 이미지를 획득하지 않는다. 피측정물 있는 여부에 대한 검측은 저위도의 레이저 격자에 대한 코딩에 의하여 측량 영역에 심도 변화가 발생한 여부를 검사한다.
S3: 피측정물 외부 윤곽에 대한 블록 분할
피측정물을 정확하게 식별하여 측량 정밀도를 향상시킬 수 있는 데, 식별 정밀도는 정보 길이가 1m, 오차가 ±10mm에 도달할 수 있다. 단계(1)에서 얻은 피측정물의 외부 윤곽을 이용해 블록을 분할한다. 블록 분할은 심도 정보에 근거해 비선형 성장 분할을 실시한다. 비선형은 카메라 렌즈의 기형변이 교정 계수에 의해 변하고 비선형 성장과 교정 계수는 출하할 때 렌즈에 의해 시스템 중에 배치되어 최종적으로는 함수 중에 구현되며,
는 분할된 블록의 경계 사이즈를 표시하되, 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 블록의 경계 사이즈를 표시하되, 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 블록 분할이 다름에 따라 하나의 새로운 블록이 바로 하나의 새로운 심도이고 인접한 블록는 심도가 서로 다르며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고 와 는 가중치 계수이다.
S4: 이로써 분할된 블록예는 도 5에서 도시하는 바와 같다. 블록 영역별로 심도 정보를 채워넣지 않고 부피의 분포를 정확하게 측량한다. 이로부터 알 수 있다 시피, 거리가 카메라와 가까울수록 블록이 더 크게 분할되어 블록 수량이 더 적으며; 거리가 카메라와 멀수록 블록이 더 작게 분할되어 블록 수량이 더 많다. 분할되어 크기가 다른 블록 내에서 심도 정보에 근거해 평균값을 계산하고 물체의 부피 정보는 모든 동일 블록 평균값과 동일 크기 블록이 차지하는 면적을 곱한 적의 합이다.
는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고
는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값이며,
V는 측량 후의 총 부피이다.
본 특허 출원의 부피 측량 방법은 참신하고 간단한 알고리즘을 제공한다. 한정성 정밀 측량방법으로서, 해당 방법은 포인트 클라우드(point cloud)와 삼각 측량법보다 연산성능을 대폭 향상하였다. 간단한 공간 배치와 결합하여 신속하고 정확한 부피 측량 기능을 구현한다. 본 특허 출원은 별도의 측량시스템 모듈로 삼아 단독으로 사용할 수 있다. 물류업계의 중량측정시스템과 바코드 스캔 시스템과 결합하여 완벽한 화물 정보를 출력할 수도 있는 데, 이러한 방식은 설비 성능과 물류 능력을 효과적으로 향상시키고 설비의 복잡성을 낮추며 양호한 장착-사용 용이성을 구비하도록 한다.
상기 부피 측량 알고리즘은 시각시스템 중의 2차원 좌표를 진실한 3차원 공간 좌표로 전환할 필요가 없이 한정된 정보를 활용하여 바로 피측량물의 부피를 직접 계산 해 낼 수 있으므로, 방법이 간단하고 실용적이다.
다른 일 측면에서, 본 실시예는 본 출원 실시예를 구현하는 데 적절한 설비를 더 제공하는 데, 설비는 컴퓨터 시스템을 포함하며, 상기 컴퓨터 시스템은 롬(ROM) 중에 저장된 프로그램 또는 메모리 부분에서 램(RAM) 중에 로딩된 프로그램에 의해 각종 적절한 동작과 처리를 실행할 수 있는 중앙처리장치(CPU）를 포함한다. RAM 중에는 시스템 조작에 필요한 각종 프로그램과 데이터가 더 저장된다. CPU, ROM과 RAM은 버스를 통해 서로 연결된다. 입력/출력(I/O) 인터페이스도 버스까지 연결된다.
키보드, 마우스 등을 포함한 입력 부분; 시알티(cathode ray tube)(CRT）, 액정 모니터(LCD) 등 및 스피커 등과 같은 부품들을 포함하는 출력 부분; 하드 디스크 등을 포함하는 저장부분; 및 LAN카드, 모뎀 등의 네트워크 인터페이스 카드와 같은 부품들을 포함하는 통신부분은 I/O 인터페이스까지 연결한다. 통신부분은 인터넷과 같은 네트워크를 거쳐 통신처리를 실행한다. 드라이버도 수요에 따라 I/O 인터페이스까지 연결한다. 자기 디스크, 시디롬, 광자기 디스크, 반도체 메모리 등과 같이 분리가능한 매체는 이로부터 판독해 낸 컴퓨터 프로그램이 요청에 따라 메모리 부분에 저장될 수 있도록 수요에 따라 드라이버에 장착할 수 있다.
특히, 본 특허 출원이 공개한 실시예에 따라 상기 내용이 도 1을 참조하여 서술한 과정은 컴퓨터 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 특허 출원이 공개한 실시예는 일종의 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 데, 이는 기계가 판독가능한 매체의 컴퓨터 프로그램이 유형적으로 포함되며, 상기 컴퓨터 프로그램은 도 1의 방법을 실행하는 데 사용하는 프로그램 코드를 포함한다. 이러한 실시예 중에서, 해당 컴퓨터 프로그램은 통신부분을 통해 네트워크에서 다운로드되어 장착되고/거나 분리가능 매체로부터 장착된다.
도면 중의 흐름도는 본 특허 출원의 각종 실시예에 따른 시스템, 방법과 컴퓨터 프로그램 제품의 구현가능한 시스템 구조, 기능과 조작을 도시하였다. 따라서, 흐름도 중의 각 네모칸은 하나의 모듈, 프로그램 세그먼트(program segment) 또는 코드의 일부를 표시하고, 상기 모듈, 프로그램 세그먼트 또는 코드의 일부는 규정된 논리 기능을 구현하는 데 사용하는 하나 또는 다수 개의 실행가능 명령을 포함한다. 무엇보다도, 일부 치환되는 과정에서, 네모칸에 표시된 기능은 도면 중에 표시된 순서와 다르게 작용할 수도 있다. 예를 들어, 2개가 연이어 표시된 네모칸은 실제적으로 기본적으로 병행하여 실행할 수 있으며, 그들은 때로 상반되는 순서로 실행할 수도 있는 데, 이 것은 관련 기능에 의해 결정된다는 것에 주의해야 할 것이다. 이외에도, 흐름도 중의 각 네모칸 및 흐름도 중 네모칸의 조합은 규정된 기능 또는 조작을 실행하는 하드웨어기반의 전용 시스템을 이용하여 구현하거나 또는 전용 하드웨어와 컴퓨터 명령의 조합을 이용하여 구현할 수 있다.
본 출원 실시예 중에 기재되어 관련되는 유닛 또는 모듈은 소프트에어방식으로 구현할 수 있고 하드웨어방식으로 구현할 수도 있다. 기재한 유닛 또는 모듈도 프로세서 중에 설치할 수 있다. 이러한 유닛 또는 모듈의 명칭은 일부 상황에서 해당 유닛 또는 모듈 자체를 한정하지 않는다.
다른 일 측면에서, 본 실시예는 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체를 더 제공하는 데, 해당 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체는 상기 실시예에 따른 상기 시스템 중에 포함된 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체일 수 있으며; 단독으로 존재하고 설비 중에 조립되지 않은 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체일 수도 있다. 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체는 하나 또는 하나 이상의 프로그램이 저장되고 상기 프로그램은 하나 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 본 출원에 기재된 부피 측량 방법을 실행하는 데 사용된다.
실시예 2
본 실시예와 실시예 1의 동일한 특징은 더 반복하여 설명하지 않으며, 본 실시예와 실시예 1의 구별되는 특징은,
3D시각수집모듈이 피측정물 입체 대각선의 경사진 상방에 장착될 수 있고, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 카메라의 관측 시야가 전체 피측정 물체의 세 개의 주요 면을 커버할 수 있으며, 3개 면에 대응되는 정보를 통해 해답을 구해 더 많은 부피의 상세한 내용을 확보할 수 있어 측량 정밀도가 향상된다. 동등하게, 이러한 장착방식은 간편하고 점용 공간이 작다. 부피를 측량하는 동시에, 피측정물의 사진을 촬영할 수 있다는 데 있다.
상술한 내용은 본 출원의 바람직한 실시예와 응용하는 기술원리에 대한 설명에 불과하다. 본 기술분야의 통상적인 기술자들은 본 출원에 관련된 발명 범위가 상기 기술특징의 특정 조합으로 구성된 기술방안에 한정되지 않을 뿐만 아니라, 상기 발명 구상을 이탈하지 않는 상황에서 상기 기술특징 또는 동등 특징을 임의로 조합하여 형성한 기타 기술방안에 포함되어야 하며, 예를 들어, 상기 특징이 본 출원 중에 공개된 것들(이에 한정되지 않음)과 유사한 기능을 갖는다는 것을 이해하여야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 부피 측량 방법에 있어서,
    3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하고, 상기 3D시각시스템이 측량 영역의 상방에 위치하는 단계;
    다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값(gray scale value)을 대조하고 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻으며, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표와 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻는 단계;
    상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하는 단계;
    상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 간의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻는 단계; 를 포함하되,
    상기 제1 심도 정보와 분할 블록 사이의 사전설정관계는
    분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈, 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈, 심도와 블록 분할 크기를 연산하는 함수, 및 가중치를 기반으로 도출되고,
    상기 블록 정보와 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,
    블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값과 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값을 기반으로 도출하는 것을 특징으로 하는 부피 측량 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    3D시각시스템은 제1 카메라, 제2 카메라와 구조 레이저 발사장치를 포함하며, 여기에서, 구조 레이저 발사장치는 현재 시야하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보 및 레이저 격자에 의해 측량된 상기 측량 영역 심도 변화가 한계값을 초과하는지 여부를 수집하며, 초과하였으면 상기 측량 영역에 피측정물이 있다고 확정하고 제1 카메라를 구동하여 상기 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하며, 제2 카메라를 구동하여 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일(gray scale)을 처리하고 상기 제1 심도이미지정보를 생성하는 데 사용하는 것을 특징으로 하는 부피 측량 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 카메라와 제2 카메라에 의해 간격을 배치하고, 상기 피측정물의 외부 윤곽과 3D시각시스템의 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 상기 피측정물 외부 윤곽의 사이즈를 얻는 것을 특징으로 하는 부피 측량 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 심도 정보와 분할 블록 사이의 사전설정관계는,

    을 만족시키며,
    여기에서,
    는 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하고, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고 와 는 가중치 계수인 것을 특징으로 하는 부피 측량 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 블록 정보와 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,

    을 만족시키며,
    여기에서,
    는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고,
    는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값인 것을 특징으로 하는 부피 측량 방법.
  6. 부피 측량 시스템에 있어서,
    3D시각시스템에 의해 현재 시각하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 피측정물이 있을 때 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하는 데 사용하도록 배치되고, 상기 3D시각시스템이 측량 영역의 상방에 위치하는 측량 영역 정보 획득 유닛;
    다른 시각하에서 수집한 상기 제1 정보와 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일 값을 대조해 피측정물의 외부 윤곽을 식별해 내어 피측정물 외부 윤곽의 제1 심도 정보를 얻고, 상기 피측정물의 외부 윤곽 확정 영역을 채워넣어 피측정물 목표 및 피측정물 목표의 사이즈 정보를 얻는 데 사용되도록 배치된 피측정물 목표 획득 유닛;
    상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물의 외부 윤곽 영역을 블록으로 분할하여 블록 정보를 생성하는 블록 분할 유닛;
    상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계에 근거해 피측정물 부피를 얻도록 배치된 피측정물 부피 획득 유닛; 을 포함하되,
    상기 제1 심도 정보와 분할 블록 사이의 사전설정관계는
    분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈, 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈, 심도와 블록 분할 크기를 연산하는 함수, 및 가중치를 기반으로 도출되고,
    상기 블록 정보와 피측정물 목표의 사이즈 정보 및 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,
    블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값과 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값을 기반으로 도출하는
    것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    3D시각시스템은 제1 카메라, 제2 카메라와 구조 레이저 발사장치를 포함하는 데,
    여기에서, 구조 레이저 발사장치는 현재 시야하에서 피측정물이 없을 때 측량 영역의 제1 정보와 레이저 격자에 의해 측량된 상기 측량 영역 심도 변화가 한계값을 초과하는지 여부를 수집하며, 초과하였으면 상기 측량 영역에 피측정물이 있다고 판정하고 제1 카메라를 구동하여 상기 측량 영역의 제1 심도이미지정보를 수집하며, 제2 카메라를 구동하여 제1 심도이미지정보의 그레이 스케일을 처리하고, 상기 제1 심도이미지정보를 생성하는 데 사용하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    피측정물 목표 획득 유닛은 제1 카메라와 제2 카메라의 배치 간격에 근거해, 상기 피측정물의 외부 윤곽과 3D시각시스템의 표준의 기준치를 이중으로 정하고 표적과 매칭시켜 상기 피측정물 외부 윤곽의 사이즈를 얻는 데 사용하도록 더 배치되는 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    3D시각시스템은 측량 영역의 바로 상방에 위치하거나 또는 측량 영역 내부 피측정물의 경사진 상방에 위치하는 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 심도 정보와 분할된 블록 사이의 사전설정관계는,

    을 만족시키며,
    여기에서,
    는 분할된 것 중 한 블록의 경계 사이즈를 표시하고, 는 심도가 변한 후에 새롭게 분할된 상응 블록의 경계 사이즈를 표시하며, 는 심도와 블록 분할 크기를 계산하는 함수이고, 와 는 가중치 계수인 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 블록 정보, 피측정물 목표의 사이즈 정보와 피측정물 부피 사이의 사전설정관계는,

    을 만족시키며,
    여기에서,
    는 블록을 분할하기 전의 이미지 중 피측정물의 기본 고도값이고
    는 이미지 중 피측정물 외부 윤곽 영역 내부 분할 블록의 고도값인 것을 특징으로 하는 부피 측량 시스템.
  12. 설비에 있어서,
    하나 또는 다수 개의 프로세서;
    하나 또는 다수 개의 프로그램을 저장하는 데 사용하는 메모리;를 포함하고,
    하나 또는 다수 개의 프로그램이 상기 하나 또는 다수 개의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 또는 다수 개의 프로세서가 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 하는 것을 특징으로 하는 설비.
  13. 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체에 있어서,
    해당 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체.
KR1020217010703A 2018-09-28 2019-06-06 부피 측량 방법, 시스템, 설비 및 컴퓨터 판독이 가능한 저장매체 KR102559661B1 (ko)

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