[发明专利]一种对称物体尺寸及重量的测量方法及测量系统

权利要求书

1.一种对称物体尺寸及重量的测量方法，其特征在于，所述测量方法的步骤包括：

S1、对RGB-D相机进行标定；

S2、对待测物体和地面进行拍摄，获取包含待测物体区域和地面区域的色彩信息的彩色图像和包含待测物体区域和地面区域的深度信息的深度图像；

S3、对所述RGB-D相机进行配准，获得彩色图像与深度图像像素位置间的映射关系和深度图像上每个像素对应彩色图像的像素点的位置和R、G和B三个通道的值；

S4、从所述彩色图像中分离出地面区域彩色图像和待测物体区域彩色图像；

S5、根据所述深度图像和所述地面区域彩色图像提取地面区域点云、确定所述地面区域点云所在平面并计算所述平面在所述RGB-D相机空间中的法向量n₀；

S6、根据所述深度图像和所述待测物体区域彩色图像提取待测物体区域点云；

S7、提取所述待测物体的对称面；

S8、根据待测物体区域点云计算待测物体的长度、高度和宽度：

建立RGB-D相机空间坐标系XYZ，原点为O，RGB-D相机空间中任意点的坐标为(x，y，z)，计算待测物体区域点云在RGB-D相机空间坐标系XYZ中的最大x值、最小x值、最大y值及最小y值，最大x值对应的点与最小x值对应的点之间的三维距离为待测物体的长度；最大y值和最小y值的差为待测物体高度；计算待测物体区域点云中每个点与对称面的z值差，与对称面的z值差的最大值的2倍为待测物体的宽度；

S9、计算待测物体的体积和重量：

建立RGB-D相机空间坐标系XYZ，原点为O，RGB-D相机空间中任意点的坐标为(x，y，z)，沿X轴方向将待测物体区域点云划分为n个长为dx的区间，再将每个区间分割成矩形栅格j；每个矩形栅格j的面积为S；计算每个以矩形栅格j为底面的长方体在Z轴方向上的高度h_ij；计算以矩形栅格为底，h_ij为高的每个长方体的体积，并对所有长方体的体积求和，得到待测物体体积的1/2；将上述体积乘以2，获得待测物体的整体体积；通过统计方法获得待测物体的平均密度，根据整体体积和平均密度，计算待测物体重量。

2.根据权利要求1所述的一种对称物体尺寸及重量的测量方法，其特征在于，步骤S1中，所述RGB-D相机包括彩色相机和深度相机；对所述RGB-D相机进行标定的方法包括：利用所述RGB-D相机拍摄RGB棋盘图像和红外棋盘图像，分别在所述RGB棋盘图像和红外棋盘图像上提取角点；利用世界坐标系中已知角点位置计算单应矩阵；利用单应矩阵约束彩色相机参数和深度相机参数，并利用线性方程求解，获取所述彩色相机的内参数矩阵K_rgb、深度相机的内参数矩阵K_ir及深度相机相对于彩色相机的外参数矩阵[R T]，其中R是旋转量，T是平移量。

3.根据权利要求2所述的一种对称物体尺寸及重量的测量方法，其特征在于，步骤S3中，对所述RGB-D相机进行配准的方法包括：利用彩色相机和深度相机之间的投影关系构建彩色图像与深度图像像素位置间的映射关系，并通过深度图像获取每个像素点p_ir上的深度信息Z_ir，计算深度图像上每个像素对应彩色图像的像素点的位置和R、G和B三个通道的值。

4.根据权利要求1所述的一种对称物体尺寸及重量的测量方法，其特征在于，步骤S4中，从所述彩色图像中分离出待测物体区域彩色图像和地面区域彩色图像的方法包括：

根据地面位于图像下方，待测物体位于图像中间区域，制作一张二值掩图，所述二值掩图的尺寸与所述彩色图像的尺寸相同，所述二值掩图中设置若干条分割线，所述分割线之间的区域设置为感兴趣区域；

对所述感兴趣区域采用分水岭分割算法分割待测物体区域彩色图像和地面区域彩色图像。