[發明專利]一種基于雙視角點云配準的類圓形水果縱橫徑測量方法

有效

• 申請號: 202110646831.6
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113379824B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 饒秀勤;林洋洋;朱逸航;應義斌;徐惠榮
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江大學華南工業技術研究院
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/33
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于雙視角點云配準的類圓形水果縱橫徑測量方法。方法包括：首先布置好雙視角采集系統并進行主相機與副相機的位姿標定，獲得用于點云粗配準的初始轉換矩陣；之后通過迭代最小化正確匹配點對的距離誤差，迭代得到優化轉換矩陣；控制主相機與副相機同步采集水果點云，利用優化轉換矩陣對獲取的水果點云進行精配準、下采樣、濾波及離群點去除，最后采用OBB包圍盒獲取類圓形水果的縱橫徑。本發明能夠避免對于類圓形水果的損傷；同時通過迭代得到的優化轉換矩陣進行點云精配準，有利于解決多視角點云配準過程中匹配點計算量大，點云數量多、耗時長等困難，能夠做到省時省力，有利于類圓形水果的在線生產。

技術領域

本發明涉及一種類圓形水果縱橫徑測量方法，尤其是涉及了一種基于雙視角點云配準的類圓形水果縱橫徑測量方法。

背景技術

我國是世界上的水果產量大國，近年水果總產量達到25688.35萬噸，其中常見類圓形水果蘋果、柑橘及甜瓜總產量分別達到了4242.54萬噸、4584.54萬噸及1355.70萬噸。對類圓形水果進行品質分級有利于提升其商品化品質，促進類圓形水果在流通中按質論價、優質優價。類圓形水果的縱徑及橫徑是果形的重要參數之一(GB/T 12947-2008鮮柑橘、GB/T 10651-2008鮮蘋果)，同時也是品質分級的重要依據。與傳統人工測量耗時耗力相比較，采用機器視覺技術通過雙視角點云配準的方法測量類圓形水果的縱橫徑，具有非接觸且快速無損等優勢，且有重要的實際應用價值。

精確的類圓形水果縱橫徑尺寸的獲得，需要對類圓形水果進行縱剖與橫剖，但是采用剖切的方法一方面會對類圓形水果造成嚴重損傷，同時也無法用于類圓形水果的分級生產過程中。

利用二維圖像測量水果縱橫徑外形的常見方法主要有最小外接法及邊界點測量法：章文英等(2001)(章文英,應義斌.蘋果圖象的低層處理及尺寸檢測[J].浙江農業學報,2001(04):38-41.)利用鏈符法搜索并細化輪廓線后，利用最小外接矩形求蘋果的縱徑與橫徑，結果顯示測量尺寸與實際尺寸相關系數達到了0.955；魏新華等(2011)(沈寶國,魏新華,尹建軍.基于最小外接圓法的蘋果直徑檢測技術[J].農機化研究,2011,33(12):131-134.)對12個樣本蘋果采集了144幅圖像，利用最小外接圓法測量蘋果直徑，擬合方程的相關系數達到了0.988；龔昌來等(2013)(龔昌來,羅聰,黃杰賢,楊冬濤.基于機器視覺的柚子尺寸檢測系統的研究[J].農機化研究,2013,35(11):22-25.)利用機器視覺獲得目標圖像的上、下、左、右4個邊界點，通過邊界點來估算柚子的縱徑與橫徑?；诙S圖像測量水果縱橫徑的方法能夠快速實現水果縱橫徑的計算，但是其對于表面具有較強反光特性的類圓形水果光照環境設置等提出了較高的要求。

近年來，隨著三維重建技術以及消費級圖像采集設備的發展，有學者利用生成水果全表面點云的方式進行三維重建測量水果尺寸或體積：Yawe等(2020)(Yawei,W,YifeiC.FruitMorphologicalMeasurement Based on Three-DimensionalReconstruction.Agronomy，2020,10,455)將梨置于旋轉臺上，利用9張圖片得到了梨的三維點云圖，并計算了其三維尺寸。但是該方法存在匹配點計算量大，點云數量多等困難，耗時長，不適于生產現場。此外，蜜柚等表面較為光滑的類圓形水果無明顯特征點可用來進行信息匹配。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題和需求，本發明提供了一種基于雙視角點云配準的類圓形水果縱橫徑測量方法。

本發明的技術方案如下：

本發明包括以下步驟：

1)搭建雙視角采集系統：所述雙視角采集系統包括置物平臺、類圓形水果、兩個RGBD相機、同步線、數據傳輸線、標定板和主機；