[发明专利]基于双目相机的手持式谷堆测方装置和谷堆测方方法

权利要求书

1.一种基于双目相机的谷堆测方方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100、建立谷堆测方模型，所述谷堆测方模型内存储有谷堆体积计算模型；

S200、以双目相机的图像视场中心点作为采集起始点，并锁定所述采集起始点；以及

S300、所述谷堆测方模型以所述双目相机的摄像头获取的RGBD图像为输入数据，通过对所述采集起始点和当前点的特征匹配更新所述手持式谷堆测方装置的运动姿态，并测算所述谷堆的体积。

2.如权利要求1所述的基于双目相机的谷堆测方方法，其特征在于，步骤S300中，进一步包括：

S301、初始化在所述采集起始点的所述双目相机的位姿矩阵W₀，并在测量过程中逐帧实时更新所述位姿矩阵为W_i，其中，所述位姿矩阵是由R,t组成的4×4矩阵，初始化时将所述位姿矩阵设为如下单位矩阵：

其中，R为3×3矩阵，t为3×1矩阵；

S302、计算距离参数，根据所述位姿矩阵W_i的更新结果，以所述采集起始点为基准建立世界坐标系，所述采集起始点P₀在世界坐标系下坐标为(x₀,y₀,z₀)，所述当前点P_i在相机坐标系下坐标为(x_i,y_i,z_i)，根据所述位姿矩阵，可得所述当前点P_i在世界坐标系下的坐标P'_i(x'_i,y'_i,z'_i)：

P'_i＝W_iP_i；

所述采集起始点与所述当前点间的距离为：

S303、根据所述距离参数计算得到所述谷堆的体积。

3.如权利要求2所述的基于双目相机的谷堆测方方法，其特征在于，更新所述位姿矩阵W_i的计算公式如下：

4.如权利要求1、2或3所述的基于双目相机的谷堆测方方法，其特征在于，所述谷堆体积计算模型包括圆锥体积模型、圆柱体积模型和矩形体积模型。

5.如权利要求4所述的基于双目相机的谷堆测方方法，其特征在于，所述谷堆为圆锥体时，分别通过测量谷堆的底圆半径R和高度h进行所述谷堆的体积测算；

以图像视场中心点作为采集起始点，平行移动所述双目相机，使所述双目相机的视场中心与穿过所述采集起始点的所述谷堆的直径的边缘点重合，并锁定所述边缘点为所述当前点，计算所述采集起始点和当前点之间的直线距离为所述谷堆的底圆直径d；

以图像视场中心点作为采集锁定点，移动所述双目相机，使所述双目相机的视场中心与所述谷堆的顶点重合，并锁定所述顶点，计算所述采集锁定点和顶点之间的直线距离为所述谷堆的斜边长度l，所述谷堆的高度为：

计算所述谷堆的体积如下：其中，R为所述谷堆的底圆半径，d＝2R。

6.如权利要求5所述的基于双目相机的谷堆测方方法，其特征在于，所述谷堆底圆直径d和高度h的最终取值均为多次测量的平均值，且所述多次测量的次数大于等于3。

7.一种基于双目相机的手持式谷堆测方装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设置有触摸显示屏，通过所述触摸显示屏进行人机交互，测量谷堆的相关参数；

双目相机，安装在所述壳体上，用于获取所述谷堆的RGBD图像；以及

嵌入式开发板，安装在所述壳体内并与电源连接，所述双目相机和触摸显示屏分别与所述嵌入式开发板连接；所述嵌入式开发板上安装有谷堆测方模型，所述谷堆测方模型以所述双目相机的摄像头获取的RGBD图像为输入数据，通过特征匹配更新所述手持式谷堆测方装置的运动姿态，并测算所述谷堆的体积。