[發明專利]一種基于雙目立體視覺的物體三維尺寸簡便測量方法

在審

• 申請號: 201710141383.8
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106931906A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 熊才華;周勇;劉瑜
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T7/13;G06T7/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于雙目立體視覺的物體三維尺寸簡便測量方法，包括手持式三維掃描儀，所述的手持式三維掃描儀包括機殼和安裝在所述的機殼內部的電子控制裝置，所述的電子控制裝置包括電源模塊，進行集中控制的處理器，與所述的處理器連接的第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭，設置在所述的機殼的前部，以固定間距進行水平放置，用于采集紅外視覺信息，與所述的處理器連接的紅外結構光發生器，設置在所述的第一紅外攝像頭和第二紅外攝像頭之間，用于發射網狀主動紅外光，與所述的處理器連接的人機界面，包括按鍵和LCD顯示器，用于指令輸入和信息顯示，所述的處理器內部設置環境深度計算算法和物體三維尺寸測量算法，其特征在于：所述的物體三維尺寸測量算法包括以下步驟：

(1)首先，將所述的手持式三維掃描儀對準物體進行拍攝，所述的環境深度計算算法輸出當前場景的深度信息f(X，Y)＝(x，y，z)，其中X，Y為圖像坐標，X∈(0，U)，Y∈(0，V)，x，y，z是以所述的第一紅外攝像頭為原點的世界坐標；

(2)利用邊緣搜索算法提取物體頂部的邊緣點f_E(X_E，Y_E)，并從邊緣點中提取兩側的端點A：f_A(X_A，Y_A)，和端點B：f_B(X_B，Y_B)，以及中間點M：f_M(X_M，Y_M)，其中X_A＝max(X_E)，X_B＝min(X_E)，X_M＝(X_A+X_B)/2；

(3)沿著端點A，向下搜索物體的端點C：f_C(X_C，Y_C)，滿足|f_C(X_C，Y_C)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，其中X_C＝X_A，Y_C＜Y_A；沿著端點B，向下搜索物體的端點D：f_D(X_D，Y_D)，滿足|f_D(X_D，Y_D)|＝max|f(X，Y)|＝max(x²+y²+z²)^1/2，其中X_D＝X_B，Y_D＜Y_B；

(4)取端點A和端點C的中間點E：f_E(X_A，(Y_A+Y_C)/2)，沿著中間點E向左搜索極值點G：f_G(X_G，Y_G)，滿足Y_G＝Y_E，同時，|f_G(X_G，Y_G)|＞|f_G(X_G+1，Y_G)|和|f_G(X_G，Y_G)|＞|f_G(X_G-1，Y_G)|，然后進入步驟(5)；如果搜索到中間點F：f_F(X_B，(Y_A+Y_C)/2)，還沒找到極值點則進入步驟(6)；

(5)計算邊長L_AC＝SQRT((x_A-x_C)²+(y_A-y_C)²+(z_A-z_C)²)，L_AG＝SQRT((x_A-x_G)²+(y_A-y_G)²+(z_A-z_G)²)，L_CG＝SQRT((x_C-x_G)²+(y_C-y_G)²+(z_C-z_G)²)，利用余弦定理計算極值點G到邊AC的垂直距離L_G⊥AC＝L_AG*sin(arcos((L²_AC+L²_AG-L²_CG)/2L_AC*L_AG))，同樣計算，邊長L_BD＝SQRT((x_B-x_D)²+(y_B-y_D)²+(z_B-z_D)²)，L_BG＝SQRT((x_B-x_G)²+(y_B-y_G)²+(z_B-z_G)²)，L_DG＝SQRT((x_D-x_G)²+(y_D-y_G)²+(z_D-z_G)²)，利用余弦定理計算極值點G到邊BD的垂直距離L_G上BD＝L_BG*sin(arcos((L²_BD+L²_BG-L²_DG)/2L_BD*L_BG))，即得到物體的長L＝L_G⊥AC，寬W＝L_G⊥BD，高H＝L_AC，結束測量；

(6)中間點M與端點A和端點B組成三角形，計算邊長L_AB＝SQRT((x_A-x_B)²+(y_A-y_B)²+(z_A-z_B)²)，L_AM＝SQRT((x_A-x_M)²+(y_A-y_M)²+(z_A-z_M)²)，L_BM＝SQRT((x_B-x_M)²+(y_B-y_M)²+(z_B-z_M)²)，利用余弦定理計算中間點M到邊AB的垂直距離L_M⊥AB＝L_AM*sin(arcos((L²_AB+L²_AM-L²_BM)/2L_AB*L_AM))；如果L_M⊥AB＞5％*L_AB，則物體的長L＝L_M⊥AB，寬W＝L_AB，高H＝L_AC＝SQRT((x_A-x_C)²+(y_A-y_C)²+(z_A-z_C)²)，結束測量；如果L_M⊥AB＜5％*L_AB，進入步驟(7)；

(7)通過所述的人機界面，提示重新選擇角度進行測量，并返回步驟(1)。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙目立體視覺的物體三維尺寸簡便測量方法，其特征在于：所述的邊緣搜索算法包括以下步驟：

(2-1)沿著y軸從下到上，沿著x軸從左向右搜索，如果abs(|f(X，Y)|-|f(X，Y+1)|)＞T_Edge，則標記為邊緣點f_e(X_e，Y_e)，T_Edge為經驗閾值；

(2-2)在邊緣點f_e(X_e，Y_e)中搜索距離最小點，f_emin(X_emin，Y_emin)：|f_emin(X_emin，Y_emin))|＝min|f_e(X_e，Y_e)|＝min(x_e²+y_e²+z_e²)^1/2，如果f_emin(X_emin，Y_emin)的左側是邊緣點，即f_Emin(X_Emin-1，Y_Emin)∈f_e(X_e，Y_e)或者f_Emin(X_Emin-1，Y_Emin±1)∈f_e(X_e，Y_e)，則向左繼續搜索邊緣點，或者f_emin(X_emin，Y_emin)的右側是邊緣點f_Emin(X_Emin+1，Y_Emin)∈f_e(X_e，Y_e)或者f_Emin(X_Emin+1，Y_Emin±1)∈f_e(X_e，Y_e)，則向右繼續搜索邊緣點，這些相鄰的邊緣點標記為f_E(X_E，Y_E)；如果f_emin(X_emin，Y_emin)的兩側沒有邊緣點，則將f_emin(X_emin，Y_emin)從邊緣點f_e(X_e，Y_e)中刪除，重新執行步驟(2-2)。