[发明专利]基于双目立体视觉和点激光测距的物流货物体积的非接触测量方法

说明书

一种基于计算机双目立体视觉技术和点激光测距技术的物流货物体积的非接触测量方法。该方法引入点激光测距辅助手段，利用点激光测距器得到的货物物体测量点位上的深度、距离初始点的距离与图像上点坐标之间的对应关系，建立起了左右摄像机所拍摄图像的几何投影关联关系，并定位和设立左右图像中对应特征点的几何投影相关性区域，在设立的对应特征点的几何投影相关区域中来进行左右图像特征点的图像立体匹配，同时只需要对左图像进行全幅特征点提取，大大缩小图像匹配搜索的范围，降低运算量。本发明解决了其存在的空间点还原问题解唯一性的问题，避免了其图像匹配过程中的误匹配和漏匹配的问题，大大提高了图像立体匹配的有效性和精确性，从而提高了双目立体视觉系统的测量中的精度和速度。

技术领域

本发明属于智能非接触测控技术领域，涉及一种基于双目立体视觉和点激光测距的物流货物体积的非接触测量方法。

背景技术

计算机双目立体视觉技术的原理是从不同视角两台摄像机分别获取的两幅图像进行特征成像点的精确匹配，进而找到空间物体点在左右图像上所对应的准确投影像素点，以便利用三角测量原理来计算得到空间物体上物体点的坐标，这样就能得到这个物体尺寸、姿态和空间位置信息。在测量方面，计算机视觉系统技术具有非接触、精度高、速度快等优点，能够轻松地得到其测量结果，相比于使用游标尺等传统方式进行测量在感知广度和效率方面更加能满足人们的需求，而且具有成本低廉、容易安装调试，操作方便，能够海量感知对象和处理信息，不受人为因素影响等优点，且能在各种复杂环境条件下工作，甚至不需要人工操作，可以在远程条件下完成自动进行，很好的克服传统测量技术，以及机械测量臂、三坐标测量机、电子经纬仪、雷达测距仪等新式测量设备要求严格的作业流程，操作复杂，测量效率不高，价格昂贵、维修等困难和问题。

但在计算机利用双目立体视觉技术的图像匹配中一般用到的灰度窗口匹配方法在进行视差不连续或细节不丰富的图像匹配时存在较大的误差；因要搜索整幅图像，来进行灰度相似性计算，所以计算量很大，处理速度很慢；因为对摄像机镜头畸变也比较敏感，很容易受到光照和噪声的影响干扰，算法鲁棒性比较差。而利用极线约束下的图像匹配也存在当图像待匹配点与对应的图像极线上好几个图像点的灰度相关系数都很接近时，会发生匹配出的右图像匹配点并不是真正的空间物体点形成的成像点，出现误匹配；因光照和噪声等原因导致的灰度变化，图像中某条极线上的待匹配特征点在相关图像中的对应极线上找不到对应的匹配点，因而形成漏匹配；当图像中某条极线上有好几个待匹配点与相关图像对应极线上的同一个图像点的灰度相关系数都很接近时，也会造成误匹配情况。

而另一方面，当前物流业在国内快速发展，如何能够快速准确对物流货物和包裹进行非接触测量已成为难点。物流货物、快递包裹种类多，变化大，大小不固定，事先可预测性小，而且量都非常大，人工难以应付，常常造成物流业“大塞车”，针对物流快递业的特点和存在的这些情况，本发明进行了深入研究，设计了结合点激测距的规则货物物体的非接触测量方法，目标代替人工进行规则货物和包裹的测量，提高物流企业的效率。

发明内容

本发明针对以上问题的提出研制的一种基于计算机双目立体视觉技术和点激光测距技术的物流货物体积的非接触测量方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于计算机双目立体视觉和点激光测距的物流货物体积的非接触测量方法，该非接触测量方法由两个型号相同的摄像机、一个由计算机控制的点激光测距器、一台计算机组成测量控制系统；将相同型号的两台摄像机光轴互相平行设置，将两台摄像机光轴与物流传输带垂直设置，将两台摄像机光心连线与物流传输带平行设置，将点激光测距器的激光源点设置于两摄像机光心连线中点位置，点激光方向与摄像机光轴平行配置。两台摄像机焦距为f，光心连线，也就是基线的距离为b。点激光源点距离物流传输带的高度为h，点激光源测量的距离为d。以左摄像机光心作为原点，左摄像机主光轴为z轴，基线为x轴，y轴垂直于x轴和y轴，建立测量空间坐标系，对货物物体进行测量。

其具体步骤为：