專利名稱：使用三維表示估計物理參數的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于估計目標的物理參數的方法、裝置和系統(tǒng)。例如，所述方法、裝置和系統(tǒng)可用于生成目標(例如，家畜動物)的至少部分的三維表示。三維表示可用于估計家畜動物的諸如重量的物理參數。
背景技術：
目標的物理參數(例如，重量)的精確估計在許多商業(yè)領域是重要的。在農業(yè)上， 例如，最終胴體重的精確估計在有效家畜處理操作上是重要的。精確地估計家畜動物的重量和/或最終胴體重使得可顯著節(jié)約家畜生產者的成本，家畜生產者經常會為其胴體落在肉食加工廠最優(yōu)考慮的重量范圍之外的一組動物中的每個動物受懲罰。較少的懲罰為能夠遞送精確稱重的動物的農場主帶來較高的利潤率。獲知活動物的重量對于在養(yǎng)殖期間最優(yōu)地管理飼料也是重要的。然而，包括將每個動物定位到稱上的為動物稱重的方法可能對動物來說是緊張和有害的，并且可導致減產。發(fā)明概述本說明書描述了涉及使用三維表示估計物理參數的技術。本文提供了用于估計目標的物理參數的方法、裝置和系統(tǒng)。例如，所述方法、裝置和系統(tǒng)可用于生成目標(例如，家畜動物)的至少部分的三維表示。三維表示可用于估計家畜動物的例如重量的物理參數。通常，本文描述的主旨的一個創(chuàng)新性方案可實現為用于估計目標的物理參數的方法。一個或多個預定光圖案投射到目標的至少部分上。每個投射的光圖案包括多個光元素。 檢測由一個或多個投射的光圖案與目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案。 每個檢測光圖案包括多個光元素并且從單個位置檢測。處理單次檢測的光圖案以通過確定單次檢測的光圖案的多個光元素的三維位置來提供目標的至少部分的三維表示。目標的至少部分的三維表示用于估計目標的物理參數。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個。被處理以提供目標的至少部分的三維表示的單次檢測的光圖案可以基于預定光圖案到目標的至少部分上的單次投射。每個單次檢測位置可偏離于投射圖像的位置。從其檢測一個或多個光圖案的單個位置可在一個或多個檢測光圖案之間而不同。物理參數可以為重量。目標可以為動物。動物可以為哺乳動物。動物可以為家畜動物。物理參數可以從由重量、表面積、周長、長度、高度、 胴體成分、精選肉比例、組織成分、肌肉強健度、體質指標、體不對稱度和體積組成的組中選出。目標的物理測量可以從目標的至少部分的三維表示估計出。目標可以豬，并且物理測量可以從由冠臀長度、心周長、肘下方的前腿周邊長度、肘到肘的距離、側腹到側腹的距離、 前腿長度、褶痕到褶痕的長度、后踝周邊長度、腹股溝處后腿周邊長度、肩部的寬度、后腿寬度、后腿褶痕處的寬度、最大后腿突起處的寬度、腹部間隙、肩胛骨處的高度、髖部以上的高度和尾部著生點處的高度組成的組中選出。另外的物理測量也可以從目標的至少部分的三維表示估計出。一個或多個物理測量可用于估計豬或另外的家畜動物的重量。在豬的情況下，任選地，冠臀長度乘以后腿寬度乘以尾部著生點高度可用于估計豬的重量。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可實現為用于估計目標的物理參數的計算機實現的方法。多個預定光圖案投射到目標的至少部分上。每個圖像從大致相同的角度投射到目標或目標的部分上。每個投射的光圖案包括多個光元素。檢測由投射的光圖案與目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案。每個檢測光圖案包括多個光元素并且從單個位置檢測。一個或多個檢測光圖案被處理以提供目標的至少部分的三維表示。目標的至少部分的三維表示用于估計目標的物理參數。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個?？梢燥@示估計的物理參數。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可實現為用于估計目標的物理參數的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括投光器，投光器包括光源，所述光源配置為將包括多個光元素的一個或多個預定光圖案投射到目標的至少部分上。所述系統(tǒng)包括檢測器，所述檢測器配置為檢測一個或多個光圖案，所述光圖案包含多個光元素并且由投射的一個或多個光圖案與目標的至少部分的交互作用得到。所述系統(tǒng)包括數據處理裝置，所述數據處理裝置配置為通過由從單個檢測器位置檢測到的單次檢測的光圖案確定多個光元素的三維位置來提供目標的至少部分的三維表示，并且使用三維表示來估計目標的物理參數。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個。被處理以提供目標的至少部分的三維表示的檢測光圖案可以基于預定光圖案到目標的至少部分上的單次投射。投光器可以進一步包括孔隙，從所述孔隙投射一個或多個預定光圖案。檢測器可以包括孔隙，來自目標的一個或多個光圖案接收到所述孔隙中，并且其中，投光器孔隙偏離于檢測器孔隙。 光源可以為閃光裝置。閃光裝置可以配置為產生暫態(tài)閃光。數據處理裝置可以進一步配置為由目標的至少部分的三維表示估計目標的物理測量。目標可以為豬，而物理測量可以從包含冠臀長度、心周長、肘下方的前腿周邊長度、肘到肘的距離、側腹到側腹的距離、前腿長度、褶痕到褶痕的長度、后踝周邊長度、腹股溝處后腿周邊長度、肩部的寬度、后腿寬度、后腿褶痕處的寬度、最大后腿突起處的寬度、腹部間隙、肩胛骨處的高度、髖部以上的高度和尾部著生點處的高度的組中選出。一個或多個物理測量可用于估計豬的重量。冠臀長度乘以后腿寬度乘以尾部著生點高度可用于估計豬的重量。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可實現為用于確定表面上的目標的位置的計算機實現的方法。一個或多個預定光圖案投射到目標的至少部分上以及表面的至少部分上。每個投射的光圖案包括多個光元素。在目標上和表面上檢測一個或多個光圖案，所述光圖案是由一個或多個投射的預定光圖案與目標的至少部分和表面的至少部分的交互作用得到的。檢測光圖案包括多個光元素。確定包含在檢測光圖案中的多個光元素的三維位置。目標的至少部分的三維表示和表面的至少部分的三維表示是由來自檢測光圖案的多個光元素的確定的三維位置確定的。目標相對于表面的位置是基于目標的至少部分以及表面的至少部分的確定的三維表示確定的。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個。確定目標相對于表面的位
9置可以包括確定目標相對于表面的取向。例如，所述取向與目標所在的表面成法向。表面可以為大致平面型表面。例如，目標為生豬，而表面為在商業(yè)養(yǎng)豬場中找到的平面型表面。 在該方案中，生豬以及結果是生豬的至少部分的三維表示在垂直的、“豎直”位置上，例如， 直立位置。目標相對于表面的取向可以利用與表面成法向的向量來確定。目標的至少部分的三維表示可用于基于目標相對于表面的垂直取向來估計目標的物理參數。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可以實現為用于確定表面上的目標的位置的計算機實現方法。一個或多個第一預定光圖案投射到目標的至少部分上。投射的每個第一光圖案包括多個光元素。一個或多個第二預定光圖案投射到目標所在的表面的至少部分上。投射的每個第二光圖案包括多個光元素。檢測由投射的一個或多個第一預定光圖案和目標的至少部分的交互作用得到的目標上的一個或多個光圖案。檢測目標上的每個光圖案包括多個光元素。檢測表面上以及由投射的一個或多個第二預定光圖案和表面的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案。檢測表面上的每個光圖案包括多個光元素。確定包含在檢測目標上的光圖案中的多個光元素的三維位置。確定包含在檢測表面上的光圖案中的多個光元素的三維位置。由從檢測目標上的光圖案和從檢測表面上的光圖案二者確定的多個光元素的三維位置來確定目標的至少部分的三維表示和表面的至少部分的三維表示。 基于目標的至少部分和表面的至少部分的確定的三維表示來確定目標相對于表面的位置。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個?？梢匝胤较蛲渡湟粋€或多個第一預定光圖案和一個或多個第二預定光圖案，并且第一預定光圖案的多個光元素可以彼此平行并且與第一軸線平行，而第二預定光圖案的多個光元素可以彼此平行并且與第二軸線平行。所述第一軸線和所述第二軸線可以不對準。確定目標相對于表面的位置可以包括確定目標相對于表面的取向。目標的至少部分的三維表示可用于基于目標相對于表面的取向來估計目標的物理參數。物理參數可以為重量。目標可以為直立在表面上的農場動物。 目標可以為?？吭诒砻娴捻敳可系娜S目標。將第一預定光圖案投射到目標的至少部分上可以包括在單個瞬間內投射第一預定光圖案。第一預定光圖案和第二預定光圖案可以投射為閃光，例如，單次閃光。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可以實現為用于估計目標的物理參數的計算機實現的方法。所述方法包括將一個或多個對角光圖案投射到目標的至少部分上。投射的每個目標光圖案包括多個光元素。每個光元素與位于與沿其投射一個或多個對角光圖案的方向垂直的平面上的垂直軸線成對角的軸線平行。檢測由投射的一個或多個對角光圖案和目標的至少部分的交互作用得到的目標上的一個或多個光圖案。每個檢測光圖案包括多個光元素。通過確定檢測目標上的一個或多個光圖案的多個光元素的三維位置來提供目標的至少部分的三維表示。目標的至少部分的三維表示用于估計目標的物理參數。該方案和其它方案可包括下述特征中的一個或多個。被處理以提供目標的至少部分的三維表示的一個或多個檢測光圖案可以基于預定光圖案到目標的至少部分上的單次投射?？梢詮哪繕松系膯蝹€位置檢測一個或多個檢測光圖案。一個或多個垂直光圖案可以投射到目標所在的表面的至少部分上。投射的每個垂直光圖案可以包括多個光元素。每個光元素可以與位于與沿其投射一個或多個對角光圖案的方向垂直的平面上的垂直軸線平行?？梢詸z測由一個或多個垂直光圖案與表面的至少部分交互作用得到的一個或多個光圖案。每個檢測光圖案可以包括多個光元素?？梢酝ㄟ^確定一個或多個檢測光圖案的多個光元素的三維位置來提供表面的至少部分的三維表示。表面的至少部分的三維表示可用于確定表面上的目標的位置。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可以實現為用于估計位于表面上的目標的物理參數的裝置。所述裝置包括投光器，其包括發(fā)射光的光源；以及器件，其位于由光源發(fā)射的光的路徑上，所述器件選擇性地阻擋發(fā)射光的至少部分以產生投射到目標的至少部分上的光的第一圖像和投射到表面的至少部分上的光的第二圖像。所述裝置還包括檢測器， 所述檢測器配置為檢測由目標的第一光圖案和表面的第二光圖案的交互作用得到的光圖案。所述裝置還包括數據處理裝置，所述數據處理裝置配置為執(zhí)行操作，所述操作包括基于由所述檢測器檢測到的光圖案來確定目標相對于表面的位置，以及基于由檢測器檢測到的光圖案來確定目標的物理參數。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個。選擇性地阻擋發(fā)射光的至少部分以產生投射到目標的至少部分上的光的第一圖像和投射到表面的至少部分上的光的第二圖像的器件可以從由包含光阻擋部的透明表面、蠟紙和數字微鏡器件組成的組中選出。透明表面可以包括在透明表面上沿第一方向取向的第一多個標記物和在透明表面上沿第二方向取向的第二多個標記物。所述第一方向可以與所述第二方向不同。投射穿過第一多個標記物以產生第一光圖案的投光器可以包括用于投射到目標上的的多個光元素。通過第二多個標記物投射光以產生第二光圖案可以包括用于投射到目標所在的表面上的多個光元素。投光器可以進一步包括光學器件，光學器件通過透明表面上的第一多個標記物和第二多個標記物傳送來自光源的光。透明表面可以為滑板。第一多個標記物可以對角的蝕刻標記，并且第二多個標記物可以為滑板上的垂直蝕刻標記。當裝置工作時，投光器和檢測器可以位于相同的水平面上。裝置可以另外包括殼體，投光器和檢測器位于所述殼體內。所述殼體可以包括多個開口，投光器通過所述開口投射光，并且檢測器通過所述開口檢測光圖案。檢測器可以包括電荷耦合器件(CCD)以捕獲檢測到的光圖案。檢測器可被配置為檢測由第一光圖案和目標的交互作用得到的第一檢測光圖案和由第二光圖案和表面的交互作用得到的第二檢測光圖案。裝置可以進一步包括處理電路，所述處理電路配置為分別通過確定包含在第一檢測光圖案和第二檢測光圖案中的多個光元素的三維位置來提供目標的至少部分的三維表示和表面的至少部分的三維表示。本文描述的主旨的另一創(chuàng)新性方案可以實現為系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括投光器，其被配置為將一個或多個對角光圖案投射到目標的至少部分上，其中，每個投射的對角光圖案包括多個光元素，其中，每個光元素與軸線平行，所述軸線與垂直軸線成對角，所述垂直軸線位于與沿其投射一個或多個對角光圖案的方向垂直的平面上；檢測器，其被配置為檢測目標上的并且由一個或多個預定的對角光圖案和目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中，每個檢測光圖案包括多個光元素；以及處理電路，其被配置為通過確定一個或多個檢測光圖案的目標上的多個光元素的三維位置來提供目標的至少部分的三維表示，并且使用目標的至少部分的三維表示來估計目標的物理參數。該方案和其它方案可以包括下述特征中的一個或多個。投光器可進一步被配置為將一個或多個垂直光圖案投射到目標所在的表面的至少部分上。每個投射的垂直光圖案可以包括多個光元素。每個光元素可以與位于與沿其投射一個或多個對角圖像的方向垂直的平面上的垂直軸線平行。檢測器可以進一步被配置為檢測表面上并且由一個或多個預定垂直光圖案和表面的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案。每個檢測光圖案可以包括多個光元素。處理電路可以進一步被配置為通過確定一個或多個檢測光圖案的表面上的多個光元素的三維位置來提供表面的至少部分的三維表示，并且使用表面的至少部分的三維表示來確定表面上的目標的位置。在本說明書中描述的主旨的一個或多個實施方案的細節(jié)在下面的附圖和說明書中進行了闡述。主旨的其它特征、方案和優(yōu)勢將從說明書、附圖和權利要求中變得顯而易見。


圖1為圖示用于估計目標的物理參數的實施例裝置的部分的示意圖。圖2為圖示用于估計目標的物理參數的實施例裝置的部分的示意圖。圖3為圖示用于估計目標的物理參數的實施例裝置的部分的示意圖。圖4為圖示用于估計目標的物理參數的實施例裝置的部分的示意圖。圖5為用于所述裝置、系統(tǒng)和方法的實施例三角形方法的圖解。圖6為由其計算冠臀長度的豬的掃描的示意圖。圖7為由其計算側腹周長的豬的掃描的示意圖。圖8為由其計算后腿寬度的豬的掃描的示意圖。圖9A為從側部看到的使用本文中描述的實施例系統(tǒng)獲取的帶標記生豬的原始圖像。圖9B為以冠臀長度、尾部著生點高度和后腿寬度標注的三維掃描圖。圖10為圖示用于估計目標的物理參數的實施例裝置的分解視圖的示意圖。圖11為圖示去除頂部殼體以用于估計目標的物理參數的實施例裝置的等距視圖的示意圖。圖12為圖示去除底部殼體的實施例裝置的等距視圖的示意圖。圖13為圖示去除頂部殼體的實施例裝置的后視圖的示意圖。圖14為圖示分別可被投射以使其入射到目標和目標所在的表面上的第一光圖案和第二光圖案的圖。圖15為同時標記有兩個光圖案的生豬的原始圖像。圖16為圖示用于估計目標的物理參數的實施例系統(tǒng)的部分的框圖。
各個圖中相同的附圖標記和標識表示相同的元件。發(fā)明詳述在本公開中描述了使用三維表示估計物理參數的方法、裝置和系統(tǒng)。如參照下列附圖描述的，使用由入射到目標上的光圖案的交互作用獲得的三維表示來估計目標的物理參數。光圖案為能夠被投射到目標上以便于檢測以及隨后的表示(例如，以三維形式)的光的任何圖像。光圖案可以包括多個光元素。光圖案可以任選地為結構化的光圖案。在一個實施例結構化光圖案中，每個光元素可以為與圖案的其它光元素平行的條紋。在另一個實施例結構化光圖案中，每個光元素可以為編碼的靶。為了估計物理參數，裝置將光圖案照射到關注目標上并且捕獲光圖案與目標的交互作用。參照圖1描述這種裝置的實施例。參照圖3-圖4和圖10-圖13描述這種裝置的另一實施例。
圖1為使用目標的至少部分的三維表示來估計目標的物理參數的裝置10的示意圖。裝置10被配置為將光圖案投射到目標上并且接收來自目標的光圖案。從目標接收到的光圖案包括由投射光圖案和目標的至少部分的交互作用得到的光圖案。盡管目標不限于生物，在一個實施例中，目標為動物或動物的部分。例如，目標可以為人或非人的動物。任選地，目標為家畜動物，諸如生豬、奶牛、山羊、綿羊、魚、馬等。動物可以為任何年齡的雄性或雌性動物?？蛇x地或除此之外，目標可以為任何類型的家禽或家禽的部分。裝置10的部分可以位于殼體12中。任選地，殼體12被配置為由裝置10的操作員手持。當殼體被手持時，裝置可以在目標的環(huán)境內移動以用于產生目標的至少部分的三維表示。因此，例如，如果家畜動物為將為其生成三維表示的目標，那么裝置10可相對于家畜動物自由地移動，而動物在其自然商業(yè)環(huán)境中不受約束。裝置10可以包括位于殼體12中的光源14。光源14可以為能夠產生用于投射到目標上的暫態(tài)閃光的閃光型光源(例如，閃光燈泡)。閃光型光源通常用于光學領域。例如，所熟悉的閃光型光源在照相機中用于將光閃爍到目標上以便于捕獲目標的圖像。裝置 10可以進一步包括人機接口 32，諸如觸發(fā)器，其可用于觸發(fā)光從光源朝向目標的投射?？捎刹ＡЩ蛄硗獾耐腹獠牧现瞥傻幕?6可位于殼體12中并且可操作地位于光源14和目標之間?；?6包括已知圖案。例如，一個或多個已知圖案可以印制或蝕刻到滑板16上。在一個實施例中，滑板為具有反射表面的玻璃滑板。反射表面可以利用酸蝕刻掉其反射的部分以在生成滑板上的非反射表面的已知圖案。當來自光源14的光透過滑板并且朝向目標時，圖案從滑板被投射為多個光元素。任選地，滑板16上的圖案包括使得多個對應光元素投射到目標或目標的部分上的多個元素。各元素的位置是已知的。應當理解的是，可使用除了或包括滑板16的物體來產生光圖案。例如，可以使用諸如數字式投光器 (DLP)的數字式微鏡?？蛇x擇地或除此之外，可以使用鋼制遮光屏(用于將圖案投到壁上的蠟紙)來產生光圖案。可以使用在表面上具有標記物的任何透明表面或選擇性地阻擋光穿過的任何器件或二者的組合來產生光圖案。返回到圖1，當光從光源14穿過滑板16時，生成了具有多個光元素的光的圖案。 由于滑板16的每個元素的位置是已知的，投射的光圖案也是已知的。光的該圖案任選地被引導通過收集透鏡18并且到達投射透鏡20上并且通過投射透鏡20，這樣將從孔隙22出來的圖案聚焦并且聚焦到目標或目標的部分上。任選地，孔隙22受保護性玻璃保護。還可以任選地關閉孔隙22。由于多個元素中的每個元素的位置是已知的并且投射透鏡20的光學參數(例如投射角)也是已知的，可以估計出每個元素在距投射透鏡20的任何給定距離處應當落在垂直平面上的位置。此外，可以估計出每個元素從投光器投射的角度α。如圖5 所示，可以相對于投光器裝置的光學軸線來測量α。投射到目標的至少部分上的光與目標或目標的部分交互作用，并且可以檢測出所得到的包括多個光元素的光圖案?？赏ㄟ^包括孔隙Μ、透鏡沈和檢測器觀的捕獲部分(例如，照相機部分)來檢測得到的光圖案。在一些實現中，捕獲部分和投光器部分可以被校準以識別捕獲部分和投光器的內參數和外參數從而獲得精確的掃描數據。基于外參數，可以確定投光器和照相機在空間中相對于彼此以及相對于待成像目標的位置。為了限定照相機的外參數，要獲知對于任何給定的三維圖像照相機在空間中的相對位置和方位。內參數是投光器或照相機所固有的那些參數，例如，透鏡畸變(枕形和切線)、透鏡的焦距、格式尺寸 (例如，投射圖案滑板或CCD的尺寸按毫米計，等)主點，主點理論上為所有的投射射線相交的點(例如，在理想系統(tǒng)中為CCD或滑板的確切中心)。 在可選實現中，可以通過在照相機和投光器二者中考慮透鏡畸變來施加校準。透鏡畸變可獨立地施加到照相機的每條射線。通常，可以利用多項式函數f(x)來近似透鏡畸變。像素位置隨后畸變?yōu)閒(Px，Py，Pz) = (Pxl，Pyl，Pzl)，那么照相機射線的新方程將為
權利要求
1.一種用于估計目標的物理參數的方法，包括將一個或多個預定光圖案投射到所述目標的至少部分上，其中，每個投射光圖案包括多個光元素；檢測由一個或多個投射光圖案和所述目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中，每個檢測光圖案包括多個光元素并且從單個位置被檢測；通過確定單次檢測光圖案的多個光元素的三維位置，數據處理裝置處理所述單次檢測光圖案以提供所述目標的至少部分的三維表示；以及所述數據處理裝置使用所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的所述物理參數。
2.如權利要求1所述的方法，其中，被處理以提供所述目標的至少部分的所述三維表示的所述單次檢測光圖案基于預定光圖案到所述目標的至少部分上的單次投射。
3.如權利要求1所述的方法，其中，每個單次檢測位置偏離于從其投射所述圖案的位置。
4.如權利要求1所述的方法，其中，從其檢測一個或多個光圖案的單個位置在一個或多個檢測光圖案之間不同。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述物理參數為重量。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述目標為動物。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述動物為哺乳動物。
8.如權利要求6所述的方法，其中，所述動物為家畜動物。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述物理參數是從由重量、表面積、周長、長度、高度、胴體成分、精選肉比例、組織成分、肌肉強健度、體質指標、體不對稱度和體積組成的組中選出的。
10.如權利要求1所述的方法，進一步包括由所述目標的至少部分的所述三維表示估計所述目標的物理測量。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述目標為豬，并且所述物理測量是從由冠臀長度、心周長、肘下方的前腿周邊長度、肘到肘的距離、側腹到側腹的距離、前腿長度褶痕到褶痕的長度、后踝周邊長度、腹股溝處后腿周邊長度、肩部的寬度、后腿寬度、后腿褶痕處的寬度、最大后腿突起處的寬度、腹部間隙、肩胛骨處的高度、髖部以上的高度和尾部著生點處的高度組成的組中選出。
12.如權利要求11所述的方法，其中，一個或多個物理測量用于估計所述豬的重量。
13.如權利要求12所述的方法，其中，所述冠臀長度乘以后腿寬度乘以所述尾部著生點高度用于估計所述豬的重量。
14.一種用于估計目標的物理參數的計算機實現方法，包括將多個預定光圖案投射到所述目標的至少部分上，其中，每個圖案從大致相同的角度投射到所述目標或所述目標的部分上，并且其中，每個投射光圖案包括多個光元素；檢測由投射光圖案和目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中，每個檢測光圖案包括多個光元素并且從單個位置被檢測；數據處理裝置處理一個或多個檢測光圖案以提供所述目標的至少部分的三維表示；以及所述數據處理裝置使用所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的所述物理參數。
15.如權利要求14所述的方法，所述方法進一步包括顯示估計出的物理參數。
16.一種用于估計目標的物理參數的系統(tǒng)，包括投光器，其包括光源，所述光源配置為將包含多個光元素的一個或多個預定光圖案投射到所述目標的至少部分上；檢測器，其配置為檢測包含多個光元素并且由一個或多個投射光圖案和所述目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案；以及數據處理裝置，其配置為通過由從單個檢測器位置檢測到的單次檢測光圖案確定多個光元素的三維位置來提供所述目標的至少部分的三維表示；并且使用所述三維表示來估計所述目標的所述物理參數。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，被處理以提供所述目標的至少部分的所述三維表示的檢測光圖案基于預定光圖案到所述目標的至少部分上的單次投射。
18.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述投光器進一步包括孔隙，從所述孔隙投射一個或多個預定光圖案，其中所述檢測器包括孔隙，來自所述目標的一個或多個光圖案被接收到所述孔隙中，并且其中，所述投光器孔隙偏離于所述檢測器孔隙。
19.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述光源為閃光裝置。
20.如權利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述閃光裝置配置為產生暫態(tài)閃光。
21.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中，所述數據處理裝置進一步配置為由所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的物理測量。
22.如權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述目標為豬，并且所述物理測量是從由冠臀長度、心周長、肘下方的前腿周邊長度、肘到肘的距離、側腹到側腹的距離、前腿長度、褶痕到褶痕的長度、后踝周邊長度、腹股溝處后腿周邊長度、肩部的寬度、后腿寬度、后腿褶痕處的寬度、最大后腿突起處的寬度、腹部間隙、肩胛骨處的高度、髖部以上的高度和尾部著生點處的高度組成的組中選出。
23.如權利要求22所述的系統(tǒng)，其中，一個或多個物理測量用于估計所述豬的重量。
24.如權利要求23所述的系統(tǒng)，其中，所述冠臀長度乘以所述后腿寬度乘以所述尾部著生點高度用于估計所述豬的重量。
25.一種用于確定表面上的目標的位置的計算機實現方法，所述方法包括將一個或多個預定光圖案投射到所述目標的至少部分上以及所述表面的至少部分上， 每個投射光圖案包括多個光元素；檢測所述目標上和所述表面上的由一個或多個投射預定光圖案與所述目標的至少部分和所述表面的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中，檢測光圖案包括多個光元素；數據處理裝置確定包含在所述檢測光圖案中的多個光元素的三維位置；所述數據處理裝置由來自所述檢測光圖案的所述多個光元素的確定的所述三維位置來確定所述目標的至少部分的三維表示和所述表面的至少部分的三維表示；以及基于所述目標的至少部分和所述表面的至少部分的確定的所述三維表示來確定所述目標相對于所述表面的位置。
26.如權利要求25所述的方法，其中，確定所述目標相對于所述表面的所述位置包括確定所述目標相對于所述表面的取向，所述方法進一步包括基于所述目標相對于所述表面的所述取向使用所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的物理參數。
27.如權利要求沈所述的方法，其中，所述取向為使用與所述表面成法向的向量確定的垂直取向。
28.一種用于確定表面上的目標的位置的計算機實現方法，所述方法包括將一個或多個第一預定光圖案投射到所述目標的至少部分上，每個第一投射光圖案包括多個光元素；將一個或多個第二預定光圖案投射到所述目標所在的所述表面的至少部分上，每個第二投射光圖案包括多個光元素；檢測所述目標上的由以一個或多個投射第一預定光圖案和所述目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中所述目標上的每個檢測光圖案包含多個光元素；檢測所述表面上并且由一個或多個投射第二預定光圖案和所述表面的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中所述表面上的每個檢測光圖案包括多個光元素；數據處理裝置確定包含在所述目標上的檢測光圖案中的多個光元素的三維位置；所述數據處理裝置確定包含在所述表面上的檢測光圖案中的多個光元素的三維位置；所述數據處理裝置由來自所述目標上的檢測光圖案和來自所述表面上的檢測光圖案二者的所述多個光元素的確定的所述三維位置來確定所述目標的至少部分的三維表示和所述表面的至少部分的三維表示；以及基于所述目標的至少部分以及所述表面的至少部分的確定的所述三維表示來確定所述目標相對于所述表面的位置。
29.如權利要求觀所述的方法，其中，沿方向投射一個或多個第一預定光圖案和一個或多個第二預定光圖案，所述第一預定光圖案的所述多個光元素彼此平行并且與第一軸線平行，并且所述第二預定光圖案的所述多個光元素彼此平行并且與第二軸線平行，并且其中，所述第一軸線和所述第二軸線不對準。
30.如權利要求觀所述的方法，其中，確定所述目標相對于所述表面的所述位置包括確定所述目標相對于所述表面的取向，所述方法進一步包括基于所述目標相對于所述表面的所述取向使用所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的物理參數。
31.如權利要求30所述的方法，其中，所述取向為使用與所述表面成法向的向量確定的垂直取向。
32.如權利要求30所述的方法，其中，所述物理參數為重量。
33.如權利要求32所述的方法，其中，所述目標為直立在所述表面上的農場動物。
34.如權利要求觀所述的方法，其中，所述目標為?？克霰砻娴捻敳康娜S目標。
35.如權利要求觀所述的方法，其中，將第一預定光圖案投射到所述目標的至少部分上進一步包括在單個瞬間投射第一預定光圖案。
36.如權利要求觀所述的方法，其中，第一預定光圖案和第二預定光圖案投射為閃光。
37.一種用于估計目標的物理參數的計算機實現方法，所述方法包括將一個或多個對角光圖案投射到所述目標的至少部分上，其中，每個投射對角光圖案包括多個光元素，其中每個光元素平行于與位于與沿其投射所述一個或多個對角光圖案的方向垂直的平面上的垂直軸線成對角的軸線；檢測在所述目標上的由一個或多個投射對角光圖案和所述目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中每個檢測光圖案包括多個光元素；通過確定所述目標上一個或多個檢測光圖案的多個光元素的三維位置來提供所述目標的至少部分的三維表示；以及使用所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的所述物理參數。
38.如權利要求37所述的方法，其中，被處理以提供所述目標的至少部分的所述三維表示的所述一個或多個檢測光圖案基于預定光圖案到所述目標的至少部分上的單次投射。
39.如權利要求37所述的方法，其中，所述一個或多個檢測光圖案是從所述目標上的單個位置檢測到的。
40.如權利要求37所述的方法，進一步包括將一個或多個垂直光圖案投射到所述目標所在的表面的至少部分上，其中，每個投射垂直光圖案包含多個光元素，其中每個光元素與位于與沿其投射所述一個或多個對角光圖案的方向垂直的平面上的垂直軸線平行；檢測由一個或多個垂直光圖案和所述表面的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中每個檢測光圖案包含多個光元素；通過確定所述一個或多個檢測光圖案的多個光元素的所述三維位置來提供所述表面的至少部分的三維表示；以及使用所述表面的至少部分的所述三維表示來確定所述表面上的所述目標的位置。
41.一種用于估計位于表面上的目標的物理參數的裝置，所述裝置包括 投光器，其包括發(fā)射光的光源，以及位于由所述光源發(fā)射的光的路徑中的器件，所述器件選擇性地阻擋發(fā)射光的至少部分以產生用于投射到所述目標的至少部分上的第一光圖案和用于投射到所述表面的至少部分上的第二光圖案；檢測器，其配置為檢測由所述第一光圖案和所述目標以及所述第二光圖案和所述表面的交互作用得到的光圖案；以及數據處理裝置，其配置為執(zhí)行操作，所述操作包括基于由所述檢測器檢測到的所述光圖案來確定所述目標相對于所述表面的位置，以及基于由所述檢測器檢測到的光圖案來確定所述目標的物理參數。
42.如權利要求41所述的裝置，其中，選擇性地阻擋發(fā)射光的至少部分以產生用于投射到所述目標的至少部分上的第一光圖案和用于投射所述表面的至少部分上的第二光圖案的所述器件是從由包括光阻擋部分的透明表面、蠟紙和數字微鏡器件組成的組中選出的。
43.如權利要求42所述的裝置，其中，所述透明表面包括在所述透明表面上沿第一方向取向的第一多個標記物和在所述透明表面上沿第二方向取向的第二多個標記物，所述第一方向不同于所述第二方向，所述投光器投射經過所述第一多個標記物的光以產生用于投射到目標上的包含多個光元素的第一光圖案，并且投射經過所述第二多個標記物的光以產生用于投射到所述目標所在的所述表面上的包含多個光元素的第二光圖案。
44.如權利要求43所述的裝置，其中，所述投光器進一步包括傳送來自所述光源的光通過所述透明表面上的所述第一多個標記物和所述第二多個標記物的光學器件。
45.如權利要求43所述的裝置，其中，所述透明表面為滑板，其中所述第一多個標記物為對角蝕刻標記，而所述第二多個標記物為所述滑板上的垂直蝕刻標記。
46.如權利要求41所述的裝置，其中，當所述裝置工作時，所述投光器和所述檢測器位于相同的水平面上。
47.如權利要求41所述的裝置，進一步包括殼體，所述投光器和所述檢測器位于所述殼體內，所述殼體包括多個開口，所述投光器通過所述開口投射光，并且所述檢測器通過所述開口檢測光圖案。
48.如權利要求41所述的裝置，其中，所述檢測器包括電荷耦合器件(CXD)以捕獲檢測到的光圖案。
49.如權利要求41所述的裝置，其中，所述檢測器配置為檢測由所述第一光圖案和所述目標的交互作用得到的第一檢測光圖案以及由所述第二光圖案和所述表面的交互作用得到的第二檢測光圖案。
50.如權利要求41所述的裝置，進一步包括處理電路，所述處理電路配置為通過確定分別包含在第一檢測光圖案和第二檢測光圖案中的所述多個光元素的三維位置來提供所述目標的至少部分的三維表示和所述表面的至少部分的三維表示。
51.一種系統(tǒng)，包括投光器，其配置為將一個或多個對角光圖案投射到目標的至少部分上，其中，每個投射對角光圖案包含多個光元素，其中每個光元素平行于與位于與沿其投射所述一個或多個對角光圖案的方向垂直的平面上的垂直軸線成對角的軸線；檢測器，其配置檢測在所述目標上并且由一個或多個預定對角光圖案和所述目標的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中每個檢測光圖案包含多個光元素；以及處理電路，其配置為通過確定所述一個或多個檢測光圖案的所述目標上的多個光元素的三維位置來提供所述目標的至少部分的三維表示，并且使用所述目標的至少部分的所述三維表示來估計所述目標的所述物理參數。
52.如權利要求51所述的系統(tǒng)，其中，所述投光器進一步配置為將一個或多個垂直光圖案投射到所述目標所在的表面的至少部分上，其中每個投射垂直光圖案包含多個光元素，其中每個光元素與位于沿其投射一個或多個對角圖案的方向垂直的平面上的垂直軸線平行。
53.如權利要求52所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測器進一步配置為檢測在所述表面上并且由一個或多個預定垂直光圖案和所述表面的至少部分的交互作用得到的一個或多個光圖案，其中每個檢測光圖案包含多個光元素。
54.如權利要求53所述的系統(tǒng)，其中，所述處理電路進一步配置為通過確定所述一個或多個檢測光圖案的所述表面上的多個光元素的三維位置來提供所述表面的至少部分的三維表示；并且使用所述表面的至少部分的所述三維表示來確定所述目標在所述表面上的位置。
全文摘要
使用三維表示估計物理參數的方法、系統(tǒng)和裝置。在一個方面中，預定光圖案被投射到目標上，并且檢測由投射光圖案和目標的部分的交互作用得到的光圖案。確定檢測光圖案中多個光元素的三維位置，并且基于所述位置來估計所述目標的物理參數，例如重量。
文檔編號G01B11/25GK102405394SQ201080013890
公開日2012年4月4日 申請日期2010年2月3日 優(yōu)先權日2009年2月27日
發(fā)明者A·埃姆斯利, C·范布倫, G·哈茨利亞斯, H·伯格曼, J·杜爾賓, K·哈茨利亞斯, N·伯格隆德 申請人:體表翻譯有限公司