[發明專利]圖案投射模組、三維信息獲取系統、處理裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201711338694.X
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107907055A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 朱慶峰;苑京立;田克漢;尹曉東;張國偉
• 申請（專利權）人: 北京馭光科技發展有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/06
• 代理公司: 北京志霖律師事務所11575
• 代理人: 吳艷

技術領域

本發明總體上涉及用于物體尺寸測量的三維測量方法和裝置，具體涉及用于測量物體尺寸的圖案投射模組、用于測量大致長方體物體的尺寸的三維信息獲取系統、三維信息處理裝置以及用于測量大致長方體物體尺寸的三維測量方法。

背景技術

物流行業近年來飛速發展，在儲存、運輸和計費諸多環節中需要物流包裹(通常用紙箱包裝)的三維尺寸。傳統的手工測量和記錄顯然不能滿足要求。有一些庫房采用了工業三維掃描設備。工業三維掃描設備大多使用線結構光掃描技術，精度高，但是需要固定的安裝和測量環境，掃描時要求被測物體位置不能移動，而且價格高昂。

市面上出現一些可供人們日常使用的三維傳感設備，例如微軟的Kinect體感傳感器。這些設備大多采用紅外散斑結構光或TOF(time of flight)技術，可以構造為便攜式的，但是測量誤差較大，大約為2～10％的范圍，不能準確、穩定地測量包裹三維尺寸，而且成本仍然較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型的三維測量方案，特別是適用于大致長方形形狀的物體(例如物流包裹)尺寸測量的三維測量方案，其至少部分地解決了現有技術中存在的上述問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于測量物體尺寸的圖案投射模組，其包括：相干光源；以及圖案生成器，所述圖案生成器包括衍射光學元件并且設置在從所述相干光源向物體傳播的照明光的光路中，用于基于所述照明光生成要被投射到物體上的測量用圖案，該測量用圖案包括至少兩條線條，所述線條在測量用圖案中相交形成至少一個中央交點。

根據本發明的另一個方面，提供了一種用于測量大致長方體物體的尺寸的三維信息獲取系統，所述系統包括：如上所述的圖案投射模組，用于向位于目標區域中的物體投射所述測量用圖案；以及成像單元，該成像單元包括至少一個相機，用于獲取投射有所述測量用圖案的、所述物體的圖像，所述圖案投射模組和所述成像單元相對于彼此具有確定的位置。

根據本發明的又一個方面，提供了一種用于測量大致長方體物體尺寸的三維測量方法，該方法包括：利用圖案投射模組向所述物體投射測量用圖案，該測量用圖案包括至少兩條線條，所述線條在所述測量用圖案中相交形成至少一個中央交點，并且所述投射使得所述中央交點被投射在所述物體的頂面上，并使得所述線條被投射在所述頂面和與頂面鄰接的第一和第二側表面上，所述線條與所述頂面的邊緣相交形成上邊緣交點，并與所述第一和第二側表面中的至少一者的下邊緣相交形成的下邊緣交點；利用相對于所述圖案投射模組具有確定的相對位置的成像單元，獲取其上投射有所述測量用圖案的物體的圖像，所述圖像顯示所述物體的所述頂面以及第一側表面和第二側表面；確定所述中央交點、上邊緣交點和下邊緣交點在所述圖像中的位置；至少部分地基于所述中央交點和上邊緣交點計算所述物體的長度和寬度；以及至少部分地基于所述下邊緣交點計算所述物體的高度。

根據本發明的又一個方面，提供了一種三維信息處理裝置，該裝置包括：處理器和存儲程序指令的存儲器，其中當所述程序指令由所述處理器執行時，使得所述處理器執行下列操作：接收物體的圖像，其中所述物體大致為長方體形狀，其上被投射有測量用圖案，該測量用圖案包括至少兩條線條，所述線條在測量用圖案中相交形成至少一個中央交點；處理所述圖像以檢測被投射在物體頂面上的中央交點以及所述測量用圖案中的線條與所述頂面的邊緣相交形成上邊緣交點以及與第一和第二側表面中的至少一者的下邊緣相交形成的下邊緣交點，其中，所述第一和第二側表面為所述物體的與頂面鄰接且彼此鄰接的兩個側表面；至少部分地基于所述中央交點和上邊緣交點計算所述物體的長度和寬度；以及至少部分地基于所述下邊緣交點計算所述物體的高度。

通過采用包括至少兩條線條且線條相交形成至少一個中央交點的測量用圖案，根據本發明的模組、系統、方法和裝置有助于實現對物體，特別是大致長方體形狀物體的快速、高精度尺寸測量。此外，基于上述測量用圖案的三維測量裝置能夠實現便攜化，而且制造成本低。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為根據本發明實施例的三維信息獲取系統的示意性框圖；

圖2為根據本發明實施例的圖案投射模組的示意性結構圖，示出了兩種不同的構造方式；

圖3示意性地示出了根據本發明實施例的三維信息獲取系統實現為手持式測量設備；

圖4A和圖4B分別示出了根據本發明實施例的三維信息獲取系統中圖案投射模組與成像單元的兩種布置方式；