[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

说明书

一种基于双目相机的手持式谷堆测方装置和谷堆测方方法，该手持式谷堆测方装置包括：壳体，其上设置有触摸显示屏，通过该触摸显示屏进行人机交互测量谷堆的相关参数；双目相机，安装在该壳体上，用于获取该谷堆的RGBD图像；以及嵌入式开发板，安装在该壳体内并与电源连接，该双目相机和触摸显示屏分别与该嵌入式开发板连接；该嵌入式开发板上安装有谷堆测方模型，该谷堆测方模型以该双目相机的摄像头获取的RGBD图像为输入数据，通过特征匹配更新该手持式谷堆测方装置的运动姿态，并测算该谷堆的体积。本发明还提供了一种基于双目相机的谷堆测方方法。本发明改善了机械传感器灵活性不足、数据无法追溯等问题，极大提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及粮食测产技术，特别是一种基于双目相机的手持式谷堆测方装置和谷堆测方方法。

背景技术

为了提高我国联合收割机谷物粮仓监控能力，需要重点解决谷物产量动态检测问题。在现有技术中，对于粮仓谷物装载情况检测主要以机械传感器为主，包括标尺、超声波传感器、三维激光扫描传感器、压力传感器等，并根据建立的模型进行粮食谷物装载情况的计算。上述方法通常方法存在计量过程复杂、测量精度差的不足、不具备灵活性和通用性等问题。现有的机械、声学、光学、电子式的传感器普遍存在故障率高、稳定性差和抗恶劣环境能力差等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于双目相机的手持式谷堆测方装置和谷堆测方方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于双目相机的谷堆测方方法，其中，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。

上述的基于双目相机的谷堆测方方法，其中，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：

以及

S303、根据所述距离参数计算得到所述谷堆的体积。

上述的基于双目相机的谷堆测方方法，其中，更新所述位姿矩阵W_i的计算公式如下：