[发明专利]一种基于Kinect的非规则物体高度测量方法

说明书

本发明公开了一种基于Kinect的非规则物体高度测量方法，包括：（1）图像采集；（2）寻找目标区域；（3）背景距离矩阵预处理；（4）获取物体高度矩阵并进行预处理；（5）数据输入；（6）物体高度矩阵分层并标记label；（7）计算高度。本发明提供了一种基于Kinect的非规则物体高度测量方法，通过一种非接触性的测量手段，不伤及测量目标，不干扰被测物自然状态，可在自动化的条件下应用。

技术领域

本发明涉及一种基于Kinect的非规则物体高度测量方法，属于计算机视觉领域。

背景技术

计算机视觉是指利用计算机对采集的图像或者视频进行处理，从而代替人眼的视觉功能，实现对客观世界的三维场景的感知、识别和理解的技术。将计算机视觉应用于空间几何尺寸的精确测量和定位，从而产生视觉测量技术。视觉测量作为当今高新技术之一，在图像处理和计算机技术不断成熟和完善的基础上得到迅猛发展，并被广泛地投入到实际应用中。计算机视觉测量技术以图像传感器为手段检测空间物体的空间三维坐标，进而检测物体的尺寸、形状和运动状态等。

微软公司推出的Kinect体感交互设备拥有一个RGB摄像头、一个红外发射器和一个红外摄像头，能够同时捕捉场景的彩色图像与深度图像，在3D重建、动作捕获、虚拟现实、增强现实等方面都得到了很好的应用，但是还很少被应用于视觉测量技术领域。Kinect捕获的深度图像存在较多空洞区域，即深度信息缺失，另外还存在闪烁现象以及光学噪声等问题。但是Kinect相对于其他深度提取设备，价格便宜，操作方便。而深度图像的空洞问题可以通过后期的处理进行填充。

传统的物体高度是基于人工手动接触性测量，或者采用光电阵列进行测量。这些测量方法普遍存在测量时间长、精度低的缺点，无法满足快速、自动化的要求。

发明内容

目的：为了解决现有技术中存在的诸多问题和不足，本发明提出了一种基于Kinect的非规则物体高度测量方法，通过一种非接触性的测量手段，不伤及测量目标，不干扰被测物自然状态，可在自动化的条件下应用。

本发明的技术方案如下：

一种基于Kinect的非规则物体高度测量方法，具体步骤包括：

(1)图像采集：利用Kinect采集包含被测物体的前景深度图像和前景彩色图像以及不包含被测物体的测量平台背景深度图像和背景彩色图像，经配准后将前景深度图像和背景深度图像分别转换为前景彩色RGB图像和背景彩色RGB图像保存；

(2)寻找目标区域：根据测量台的实际区域在步骤(1)中保存的前景彩色RGB图像和背景彩色RGB图像中分别截取前景ROI区域和背景ROI区域，且将前景ROI区域和背景ROI区域之外的数值设定为零，将前景ROI区域和背景ROI区域内的每个像素点转化为距离值分别保存到前景距离矩阵和背景距离矩阵，其中距离矩阵的元素值代表传感器到被测物的距离值，同时，将步骤(1)中采集的前景彩色图像和背景彩色图像进行减差，通过图像分割得到被测物体的二值图像作为前景标识区域；

(3)背景距离矩阵预处理：对步骤(2)中获得的背景距离矩阵存在的空洞进行预处理，其中所述空洞指空洞处的元素值为零，为了填充空洞需要进行预处理；

(4)获取物体高度矩阵并进行预处理：将所述步骤(3)中预处理后的背景距离矩阵和步骤(2)中的前景距离矩阵进行减差取绝对值后作为物体高度矩阵，并根据测量情况设置高度范围对其进行滤波预处理，滤除过大和过小的噪点；

(5)数据输入：设置用于计算高度所需的参数，包括步骤(4)中预处理后的物体高度矩阵、步骤(2)中前景标识区域、根据测量要求用于将物体高度矩阵分成不同区间的X值、阈值，其中所述阈值用于判断高度矩阵区间的最大连通域像素点个数是否有效；