[發明專利]一種物體二維尺寸的測量方法及測量裝置

有效

• 申請號: 202010310276.5
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111524193B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 梁晉;葉美圖;任茂棟;張銘凱;馮超;龔春園
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;新拓三維技術（深圳）有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/50;G06T7/30;G06T7/194;G06T7/136;G06T17/00;G06V10/28;G01B11/02
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

1.一種物體二維尺寸的測量方法，包括如下步驟：

S100：對RGB-D相機進行標定，

步驟S100中，對所述RGB-D相機進行標定通過以下步驟進行：

S101：使用帶有標志點的標定板進行標定，從8個不同方位拍攝標定板，其中，所述標志點包括環形編碼點和圓形非編碼點；

S102：利用所述RGB-D相機拍攝RGB標定板圖像和紅外標定板圖像，分別在所述RGB標定板圖像和紅外標定板圖像上識別環形編碼點和圓形非編碼點，獲得非編碼點和編碼點的中心及編號；

S103：以RGB-D相機的理論內參數作為內方位參數初值，實施下列子步驟：

S1031：完成拍攝的標定板的RGB圖像和紅外圖像的相對定向并重建編碼點三維坐標；

S1032：利用后方交會計算其余圖片的外方位參數；

S1033：利用前方交會計算所有非編碼點的三維坐標；

S1034：利用光束平差迭代優化所有內、外方位參數以及標志點的三維坐標；

S1035：加入比例尺，得到標志點實際的三維坐標；

S1036：利用計算得到的外方位參數，獲取彩色相機的內參數矩陣Krgb、深度相機的內參數矩陣Kir及深度相機相對于彩色相機的外參數矩陣[R|T]，其中，R是旋轉矩陣，T是平移矩陣；

S200：利用標定后的RGB-D相機拍攝獲取待測物體所在區域和待測物體背景區域的彩色圖像及深度圖像；

S300：對RGB-D相機進行配準，獲取所述待測物體所在區域和待測物體背景區域的彩色圖像與深度圖像的像素位置間的映射關系，獲取所述待測物體所在區域和待測物體背景區域的深度圖像上每個像素對應彩色圖像的像素點的位置和R、G、B通道的值；

S400：以所述待測物體所在區域和待測物體背景區域的彩色圖像與深度圖像的像素位置間的映射關系為約束，以所述R、G、B通道的值為參考，對所述待測物體所在區域和待測物體背景區域的彩色圖像進行色彩閾值分割，獲取待測物體的彩色圖像；

S500：對所述待測物體的彩色圖像進行二值化處理，獲得待測物體的二值化圖像；

S600：對所述待測物體的二值化圖像進行形態學閉操作，獲得待測物體的改善二值化圖像，以所述改善二值化圖像作為待測物體的掩模圖像；

S700：根據所述待測物體所在區域和待測物體背景區域的深度圖像確定待測物體的深度有效值范圍，并進行深度空洞填補，獲得待測物體的改善深度圖像，

步驟S700中，對所述待測物體所在區域和待測物體背景區域的深度圖像進行深度空洞填補通過以下步驟進行：

S701：根據所述待測物體所在區域的深度圖像和待測物體背景區域的深度圖像，通過下式確定待測物體的深度有效值范圍：

h＝H-Δh

Δhh0/2

其中，h表示深度有效值范圍，H表示相機到地面的距離，Δh表示設定高度閾值，該閾值設定不超過待測物體的一半高度，即h0/2；

S702：遍歷所述待測物體所在區域的深度圖像，判斷所述待測物體深度圖像中存在深度空洞的像素坐標位置，并判斷所述深度空洞位置的上、下、左、右4個鄰近位置深度是否有效，并根據鄰近位置的深度有效值對深度空洞位置進行填補，其中，判斷所述深度空洞位置的上、下、左、右4個鄰近位置深度是否有效通過以下方式進行：

若4個鄰近位置均為深度有效值，則求所述4個深度有效值的眾數，若眾數不存在，則求深度有效值的最大值，以所述最大值為所述深度空洞位置的深度值；

若4個鄰近位置有3個深度有效值，則求所述3個深度有效值的眾數，若眾數不存在，則求深度有效值的最大值，以所述最大值為所述深度空洞位置的深度值；

若4個鄰近位置有2個深度有效值，則求所述2個深度有效值的眾數，若眾數不存在，則求深度有效值的最大值，以所述最大值為所述深度空洞位置的深度值；

若4個鄰近位置有1個深度有效值，則以所述1個深度有效值為所述深度空洞位置的深度值；

若4個鄰近位置有0個深度有效值，則先不做處理，直至滿足上述4種情況之一，則以相應方式填補；

S703：完成對待測物體深度圖像的深度空洞填補后，獲取待測物體的改善深度圖像；

S800：以所述待測物體的掩模圖像的區域像素點和深度有效值范圍為約束，對所述待測物體的改善深度圖像上對應像素位置的深度數據進行三維重建，獲取待測物體的三維點云；

S900：提取所述待測物體的三維點云的最小外接長方體，根據所述最小外接長方體的長軸和短軸計算待測物體的長度和寬度。