[發明專利]一種物體體積快速測量方法

無效

• 申請號: 201110397874.1
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN102494611A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 馮瑩;曹毓;雷兵;魏立安;陳運錦
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明涉及一種測量方法，尤其是一種物體體積的測量方法，進一步是涉及一種利用單目視覺定位原理和二維激光掃描儀測量物體體積的方法。

背景技術

在許多實際應用場合下需要對形狀不規則物體的體積實施快速準確測量，如火電站計算煤炭日消耗量，建筑施工前的土石方量測量等等。目前常用的體積測量方法按使用的三維重建設備不同主要分為三種。第一種方法是利用三維激光掃描儀在多個角度對物體實施靜態掃描，獲得三維重建結果后計算出其體積。該方法涉及后期點云數據的配準工作，工作效率低，且三維掃描儀設備價格昂貴，成本較高。有關該方法的具體介紹參見文獻“Laser-ranging?scanning?system?to?observe?topographical?deformations?of?volcanoes”(作者：Tetsuo?Aoki，Masao?Takabe，Kohei?Mizutani，and?Toshikazu?Itabe)。第二種方法是使用多個二維激光掃描儀同步多角度掃描來獲取物體的三維重建結果從而計算體積。該方法需2至3臺二維激光掃描儀，同時需要搭建框架式掃描平臺，因此設備成本昂貴。此外，該方法只可對車載的貨物實施掃描，無法應用于不可移動目標的體積測量，這使得其應用領域大大受限。有關該方法的具體介紹參見文獻“Roundwood?measurement?of?truck?loads?by?laser?scanning”(作者：Mats?Nylinder，Tonny?Kubénka，Mikael)。第三種方法采用多方位架設若干相機構成多目視覺系統對目標進行三維重建來實現體積的測量。該方法算法復雜，設備安裝難度高，便攜性差，操作繁瑣，對每個目標實施測量前需要繁雜的相機標定等工作，工作效率很低。有關該方法的具體介紹參見文獻“Three-Dimensional?Surface?and?Volume?Measurements?Using?a?Camera?Array”(作者：Peerajak?Witoonchart?and?Richard?Foulds)。

發明目的

本發明所要解決的技術問題是：提供一種物體體積快速準確測量方法，該方法算法簡單、自動化程度高、安裝及使用方便、設備成本較低、體積計算速度快且精度較高、可適用于多種場合的體積測量的要求。

技術方案

本發明所采用的具體技術方案如下：

將二維激光掃描儀架設于輪式車輛任意一側，使其掃描平面垂直于地面且垂直于車輛的縱向中軸線方向。單目視覺定位系統與二維激光掃描儀固連在一起，單目視覺定位系統與二維激光掃描儀距離地面的高度相同，兩者之間的距離為d。實施下述步驟：

第一步，采集數據。

輪式車輛繞行被測量目標一周，繞行期間單目視覺定位系統與二維激光掃描儀同時分別采集數據。設單目視覺定位系統在此繞行期間共完成n次定位，每次定位所對應的時刻為T_i(i＝1，2，L，n)，所有時刻T_i組成單目視覺定位時刻序列T₁，T₂，L，T_n，時刻T_i定位時獲得的輪式車輛航向角為θ_i，時刻T_i定位時獲得的單目視覺定位系統在路面的投影點位置為P_i，P_i在世界坐標系下的坐標為單目視覺定位系統在路面所有的投影點位置組成單目視覺定位系統投影點位置序列P₁，P₂，L，P_n。在時刻T_i掃描儀獲取的物體輪廓線序號為k_i，所有物體輪廓線序號組成物體輪廓線序號序列k₁，k₂，L，k_n，二維激光掃描儀在獲得所有物體輪廓線時對應的時刻序列為t₁，t₂，...所有物體輪廓線L_l(l＝1，2，...k_n)構成物體輪廓線序列L₁，L₂，...