[发明专利]一种测算表面弱纹理且不规则堆料体积的装置及方法

说明书

本发明涉及料堆的体积实时测算技术，旨在提供一种测算表面弱纹理且不规则堆料体积的装置及方法。包括：以激光器组在料堆表面投射激光网格，以双目相机间隔进行拍摄，实时采集料堆表面的左图像和右图像；对图像进行校正和预处理，然后进行边缘检测；进行遍历，寻找激光网格在边缘图像上的位置；利用位置差异计算视差，进一步计算出激光网格上各像素的深度值；计算料堆表面各像素点的高度值，然后建立三维坐标系下的料堆模型，基于积分原理计算料堆的实时体积值。本发明将激光与双目视觉技术相结合，解决了双目视觉技术难以测量表面弱纹理料堆深度的问题；激光器组发射的激光形状选用网格型，有利于提高三维建模和料堆体积计算的准确性。

技术领域

本发明涉及料堆的体积实时测算技术领域，尤其涉及一种测算表面弱纹理且不规则堆料体积的装置及方法。

背景技术

在工业生产过程中，经常遇到需要快速获取料堆体积的情况，比如：煤料堆、垃圾料堆、粮食料堆等，由于这些料堆的体积比较大且一般表面都是不规则的，通过人工测量费时费力而且精确度不够高。随着工业自动化程度的不断提高，对料堆测量技术的要求也在不断提高，随着摄像机测量技术的不断发展，被广泛应用于料堆体积的实时检测，例如，在中国专利申请“一种基于双目相机的不规则料堆体积测量方法”(CN110738618A)中，利用双目视觉技术测量料堆体积，但是双目视觉技术难以用于测量表面弱纹理的料堆，比如：破碎后的垃圾物料、沙土、粮食以及煤等。

为解决上述问题，亟需一种能够测量表面弱纹理且不规则料堆的技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种测算表面弱纹理且不规则堆料体积的装置及方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

本发明提供了一种测算表面弱纹理且不规则堆料体积的方法，包括以下步骤：

(1)在料堆正上方合适位置设置双目相机，对双目相机进行标定操作，获得标定参数；

(2)在料堆上方合适位置处设置照明灯和由若干个线激光器组成的激光器组，以激光器组在料堆表面投射激光网格；利用双目相机按设定的时间间隔进行拍摄，实时采集料堆表面的左图像和右图像；

(3)对双目相机获取的料堆表面的左图像和右图像进行校正和预处理，然后进行边缘检测，得到边缘图像；

(4)对边缘检测后的左右图像进行遍历，寻找激光网格在两幅边缘图像上的位置；利用两幅边缘图像上激光位置差异计算视差，进一步计算出激光网格上各像素的深度值；

(5)根据激光网格上各像素的深度值，计算料堆表面各像素点的高度值；然后建立三维坐标系下的料堆模型，基于积分原理计算料堆的实时体积值。

本发明中，所述弱纹理且不规则堆料是指：垃圾堆料、秸秆堆料、粮食堆料或煤堆料中的任意一种，且堆料的表面具有表面凹凸不平、纹理不清晰或特征不够明显的特点。

本发明所述步骤(1)中，所述标定操作是指通过张正友棋盘标定法计算双目相机的标定参数。

本发明所述步骤(3)中，所述校正是指利用MATLAB软件将标定参数传入rectifyStereoImages函数，获取校正后的料堆表面左右图像；所述预处理是指对校正后的图像进行灰度化和二值化处理获得二值图像，再依次进行噪声滤波处理和形态学处理得到预处理后的图像。

本发明所述所述步骤(4)具体包括：

(4.1)按从左到右、从上到下的顺序，对边缘检测后的左右图像的每个像素进行遍历，寻找激光网格的位置并记录位置信息；

(4.2)利用图像与激光网格相对应的每个像素之间存在的横坐标差异，计算视差d＝|x_l-x_r|；