[发明专利]基于单幅图像的卡车车厢体积测量方法

权利要求书

1.基于单幅图像的卡车车厢体积测量方法，包括如下步骤：

(1)输入卡车单幅图像，通过卡车图像中三正交方向的消失点V_x,V_y,V_z标定出相机的内参矩阵K；

(2)确定相机坐标系下车轮平面方程：

(2a)提取卡车图像中车轮形状的椭圆方程，利用车轮形状的椭圆方程与车轮半径对相机坐标系下车轮平面法向量和车轮圆心坐标O_C进行求解，此处有真实和虚假两个解；

(2b)利用与车轮平面垂直的车厢平面提供的消失点，剔除车轮平面法向量的虚假解，得到车轮平面的真实法向量

(2c)利用真实平面法向量和圆心坐标O_C求出相机坐标系下车轮平面方程；

(3)根据三正交方向的消失点V_x,V_y,V_z计算相机旋转矩阵R，利用车轮圆心坐标O_C解算出相机的平移向量G，得出相机的外参矩阵

(4)计算卡车车厢体积：

(4a)根据相机内参矩阵K和外参矩阵S求出相机成像的矩阵运算方程；

(4b)将空间坐标系下车轮平面方程与相机成像的矩阵运算方程联立，计算车厢平面Ⅰ中位置在上前方、下前方和后上方的车厢顶点空间坐标E₁,E₂,E₃，其中车厢平面Ⅰ为空间中与卡车车轮在同一面的车厢平面；

(4c)利用车厢平面Ⅰ上车厢顶点空间坐标E₁,E₃计算出车厢平面Ⅱ的平面方程，联立车厢Ⅱ的平面方程与相机成像的矩阵运算方程，求出车厢平面Ⅱ上车厢顶点的空间坐标E₄，其中车厢平面Ⅱ为正交于卡车车轮平面的车厢平面；

(4d)根据车厢顶点的空间坐标E₁,E₂,E₃,E₄，计算出卡车车厢的体积。

2.根据权利要求1所述的体积测量方法，其中所述步骤(1)中标定相机的内参矩阵K，按如下步骤进行：

(1a)将卡车图像中三正交方向的消失点V_x,V_y,V_z代入正交消失点与绝对二次曲线矩阵ω的关系式：中，即用V_x,V_y,V_z分别代替正交消失点V₁,V₂，解出二次曲线矩阵ω，其中T表示向量的转置；

(1b)对二次曲线矩阵ω进行Cholesky分解，得到相机内参矩阵其中f为相机的焦距，(u₀,v₀)为成像平面主点坐标。

3.根据权利要求1所述的体积测量方法，其中所述步骤(2)中剔除车轮平面虚假解，按如下步骤进行：

(2a)根据卡车图像中车轮形状的椭圆方程求出相机坐标系下车轮平面法向量该向量有真实和虚假两个解；

(2b)根据消失点的性质，连接相机光心点与成像平面消失点，使其与消失点在空间中生成的直线平行，利用卡车图像中与车轮平面正交的车厢平面所形成的消失点V_p(x_∞,y_∞)，求出垂直于车轮平面直线的方向向量：其中f为相机的焦距，(u₀,v₀)为成像平面主点坐标；

(2c)选择法向量中与方向向量相等或近似相等的向量作为相机坐标系下车轮法向量的真实解