[發明專利]一種基于深度學習的復雜物料體積測量方法

在審

• 申請號: 202010766575.X
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112053324A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 蔣姍;孫淵
• 申請（專利權）人: 上海電機學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/55;G06T7/62;G06T7/80;G06T17/00;G06N3/08;G01B11/00;G01B11/24;G01N21/84
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 劉宗磊

本發明提供了一種基于深度學習的復雜物料體積測量方法，就復雜物料堆體目標無明顯特征點的特點采用雙目視覺相機采集堆體上方的多角度視野影像，通過左右兩相機采集到的圖像間的關聯性對其深度信息進行擬合采樣、還原其特征空間的三維模型，快速進行體積計算，并錄入系統。雙目系統既規避了普通工業相機無法獲取堆體深度信息的不足，也沒有使用結構光技術測量方法等需要發射特殊調制波測量導致的能量損失，且關聯了收錄系統，將體積快速自動測量和整個錄入管理系統聯系起來，使渣復雜物料堆體體積測量、管理智能化，提高了土方體積測量的精度和效率，省去了大量的人力物力，使復雜物料堆體體積測量、記錄管理過程變得簡單便捷。

技術領域

本發明屬于體積測量領域，具體來說，是一種基于深度學習的復雜物料體積測量方法。

背景技術

目前渣土車所運輸的土方體積采集的傳統方法主要采用的是人工估算計量，該方法工作量大且無法實時動態計量。隨著科技的發展，傳統的人工估測方法己經不能滿足目前對物料體積測量的精度和效率?，F代測量技術要求精度高、速度快、柔性化和通用性好，所以新測量技術的研究已越來越受到人們的重視。針對不同的應用需求，目前現有技術已開發出了各式各樣測量設備：三坐標測量機，它采用傳統的接觸式測頭，測量時需要測頭與物體表面的接觸，這大大限制了測量效率；機械測量臂，它采用坐標測量機的測量原理，在一定程度上克服了坐標測量機控制復雜的缺點，但測量過程中還不能脫離手動，對于大型堆體手動測量難以完成，且無法滿足快速測量的要求；雷達測距儀，它主要利用物體對信號的反射、吸收等特性使信號被物體調制，然后通過分析被調制的信號來計算被測物體的信息，但是雷達信號受距離和阻礙物限制，若測量距離過長或發射器與被測物料中間存在障礙物時會導致雷達發射信號被削弱，大大影響測量的精度和效率。這些設備雖然各具特色，但因為種種因素不僅有著操作困難的缺點，并只適用于某些特定場合，易于受外界干擾，用于戶外時無法保證體積計算、測量的準確度。

這些現有技術有如下缺點：

1)人工估算復雜物料堆體體積效率低，精度差，受制約和影響因素多，干擾因素導致估算結果與真實體積偏差大；

2)傳統的接觸式測頭測量方法，測量時需要測頭與物體表面的接觸，極大地限制了測量效率和應用場景；

3)發射調制信號方法(如結構光、TOF技術)對應用環境要求較高，戶外干擾較多，長久傳輸信號能量不穩定，測量效果參差不齊；

4)現有測量方法如接觸頭式測量法無法脫離人工實現完全自動，工作效率低，不能滿足實際應用期望速度、精度。

發明內容

目前對于物料堆體體積計算的傳統方法主要采用的是人工估算計量，例如當渣土車進入工地時停下進行人工檢查，由值班室的相關人員或進出門閘記錄車牌號，再對渣土車運輸的土方進行人工估測；該方法工作量大耗時長、效率低下且時效性差，對于物料體的具體材料也無法進行很好地觀察記錄。隨著科技的發展，傳統的人工估測方法己經不能滿足目前對復雜物料堆體體積測量的精度和速度要求。本發明基于機器視覺研究了一種快速有效、簡單易行、勞動強度低的復雜物料堆體體積測量方法，計算復雜物料堆體的體積，具體方案如下：

一種基于深度學習的復雜物料體積測量方法，包括如下步驟：

S1、位于堆體上方的雙目視覺相機采集堆體上方的多角度視野影像，并將兩個相機采集到的圖像進行結合，以得到堆體的2D圖像和3D深度信息；

S2、雙目視覺相機與GPU嵌入式系統進行數據傳輸，將采集到圖像數據傳輸到GPU嵌入式系統主機中；

S3、GPU嵌入式系統對已采集的圖像進行圖像預處理，結合兩相機獲取到的2D圖像特征及3D深度信息，再根據相機標定參數信息完成整個堆體的三維重建；