一種尺寸測量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，尤其涉及一種尺寸測量的方法。通過深度感應(yīng)器采集待測物上的感應(yīng)點產(chǎn)生深度矩陣，根據(jù)所述深度矩陣可求得待測物的最大高度，再根據(jù)所有感應(yīng)點的坐標(biāo)集合計算最小包圍矩形，從而求得待測物的最大長度和最大寬度，實現(xiàn)快速測量待測物的三維尺寸。本發(fā)明公開的一種尺寸測量的方法，該方法所采用的設(shè)備比較簡單，實施比較方便；該方法適用于規(guī)則貨物和不規(guī)則貨物，特別是不規(guī)則貨物，該方法計算貨物的最長、最寬和最高，適用于物流運輸計費和裝載作業(yè)；經(jīng)過多次試驗，該方法的測量誤差小于5％。
【專利說明】一種尺寸測量的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域，尤其涉及一種尺寸測量的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在物流配送計費、貨物裝箱配送等很多應(yīng)用領(lǐng)域，都需要對貨物的尺寸進(jìn)行測量。 現(xiàn)有對中小型貨物進(jìn)行尺寸測量已經(jīng)可以實現(xiàn)自動化和流水化處理，并把測量結(jié)果通過通 訊接口傳給應(yīng)用系統(tǒng)，如MettlerToledo的CargoScan自動稱重和尺寸測量設(shè)備。對于 大貨物，由于重量和尺寸的限制，在很多領(lǐng)域還依賴叉車來進(jìn)行搬運，對大貨物的尺寸測量 還需要手工測量和記錄。手工測量不僅效率低下，而且在測量和記錄過程中容易出現(xiàn)錯誤， 大大限制了作業(yè)流程的自動化和信息化水平。
[0003] 在很多應(yīng)用領(lǐng)域，不需要對大貨物的尺寸進(jìn)行精確測量，非精確測量即可滿足應(yīng) 用需求，例如對測量作業(yè)的監(jiān)控管理。為了防止操作員惡意或者失誤造成測量錯誤，需要一 個自動化的大貨物尺寸測量設(shè)備對貨物進(jìn)行快速非精確測量（比如誤差不超過5% )?，F(xiàn)有 大貨物尺寸測量設(shè)備是基于激光掃描的大型設(shè)備，雖然精度高，但價格昂貴，安裝復(fù)雜。而 市場上缺少容許小誤差的低成本大貨物尺寸測量設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種尺寸測量的方法，實現(xiàn)能夠快速測量待 測物的三維尺寸。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] 一種尺寸測量的方法，包括：
[0007]S101、將深度感應(yīng)器放置在待測物的正上方，所述待測物放置在載物平臺上，所述 深度感應(yīng)器的感應(yīng)信號的發(fā)射與接收平面與所述載物平臺平面平行，所述深度感應(yīng)器與載 物平臺之間的垂直高度為固定高度；
[0008]S102、所述深度感應(yīng)器采集深度感應(yīng)器與載物平臺之間的待測物上的感應(yīng)點，所 述深度感應(yīng)器根據(jù)采集到的感應(yīng)點產(chǎn)生對應(yīng)的深度矩陣；所述深度矩陣表示為所有感應(yīng)點 到深度感應(yīng)器的垂直高度的集合；
[0009]S103、通過與所述深度感應(yīng)器相連接的計算機讀取深度感應(yīng)器所產(chǎn)生的深度矩 陣，將固定高度減去所述深度矩陣，計算得所述深度矩陣中所有感應(yīng)點與載物平臺的垂直 高度，選取最大的垂直高度值為所述待測物的最大高度，根據(jù)所述感應(yīng)點的橫坐標(biāo)和縱坐 標(biāo)的集合計算所有感應(yīng)點的最小包圍矩形，根據(jù)所述最小包圍矩形計算得所述待測物的最 大長度和最大寬度。
[0010] 本發(fā)明的有益效果在于：通過深度感應(yīng)器采集待測物上的感應(yīng)點產(chǎn)生深度矩陣， 根據(jù)所述深度矩陣可求得待測物的最大高度，再根據(jù)所有感應(yīng)點的坐標(biāo)集合計算最小包圍 矩形，從而求得待測物的最大長度和最大寬度，實現(xiàn)快速測量待測物的三維尺寸。本發(fā)明公 開的一種尺寸測量的方法，該方法所采用的設(shè)備比較簡單，實施比較方便；該方法適用于規(guī) 則貨物和不規(guī)則貨物，特別是不規(guī)則貨物，該方法計算貨物的最長、最寬和最高，適用于物 流運輸計費和裝載作業(yè)；經(jīng)過多次試驗，該方法的測量誤差小于5%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的一種尺寸測量的方法的步驟圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的尺寸測量的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明【具體實施方式】的最小包圍矩形示意圖；
[0014] 圖4為本發(fā)明【具體實施方式】的實施例1的示意圖；
[0015] 標(biāo)號說明：
[0016] 1、3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器；2、計算機。

【具體實施方式】
[0017] 為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附 圖予以說明。
[0018] 本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：通過深度感應(yīng)器采集待測物上的感應(yīng)點產(chǎn)生深度矩 陣，根據(jù)所述深度矩陣可求得待測物的最大高度，再根據(jù)所有感應(yīng)點的坐標(biāo)集合計算最小 包圍矩形，從而求得待測物的最大長度和最大寬度，實現(xiàn)快速測量待測物的三維尺寸。
[0019] 請參照圖1，為本發(fā)明【具體實施方式】的一種尺寸測量的方法的步驟圖，具體如下：
[0020] 一種尺寸測量的方法，其特征在于，包括：
[0021] S101、將深度感應(yīng)器放置在待測物的正上方，所述待測物放置在載物平臺上，所述 深度感應(yīng)器的感應(yīng)信號的發(fā)射與接收平面與所述載物平臺平面平行，所述深度感應(yīng)器與載 物平臺之間的垂直高度為固定高度；
[0022] S102、所述深度感應(yīng)器采集深度感應(yīng)器與載物平臺之間的待測物上的感應(yīng)點，所 述深度感應(yīng)器根據(jù)采集到的感應(yīng)點產(chǎn)生對應(yīng)的深度矩陣；所述深度矩陣表示為所有感應(yīng)點 到深度感應(yīng)器的垂直高度的集合；
[0023] S103、通過與所述深度感應(yīng)器相連接的計算機讀取深度感應(yīng)器所產(chǎn)生的深度矩 陣，將固定高度減去所述深度矩陣，計算得所述深度矩陣中所有感應(yīng)點與載物平臺的垂直 高度，選取最大的垂直高度值為所述待測物的最大高度，根據(jù)所述感應(yīng)點的橫坐標(biāo)和縱坐 標(biāo)的集合計算所有感應(yīng)點的最小包圍矩形，根據(jù)所述最小包圍矩形計算得所述待測物的最 大長度和最大寬度。
[0024] 從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：通過深度感應(yīng)器采集待測物上的感應(yīng) 點產(chǎn)生深度矩陣，根據(jù)所述深度矩陣可求得待測物的最大高度，再根據(jù)所有感應(yīng)點的坐標(biāo) 集合計算最小包圍矩形，從而求得待測物的最大長度和最大寬度，實現(xiàn)快速測量待測物的 三維尺寸。本發(fā)明公開的一種尺寸測量的方法，該方法所采用的設(shè)備比較簡單，實施比較方 便；該方法適用于規(guī)則貨物和不規(guī)則貨物，特別是不規(guī)則貨物，該方法計算貨物的最長、最 寬和最高，適用于物流運輸計費和裝載作業(yè)；經(jīng)過多次試驗，該方法的測量誤差小于5%。
[0025] 進(jìn)一步的，所述固定高度用hQ表示。
[0026] 進(jìn)一步的，所述深度感應(yīng)器為微軟的Kinect。
[0027] 進(jìn)一步的，所述步驟S101還包括所述深度感應(yīng)器的焦距的校正步驟，具體包括：
[0028] S1021、調(diào)節(jié)所述待測物到深度感應(yīng)器的距離，測量得所述深度感應(yīng)器到所述待測 物上任意不同高度的兩個感應(yīng)點距離值，分別為第一距離值和第二距離值，根據(jù)所得兩個 感應(yīng)點距離值，計算得不同高度的兩個感應(yīng)點距離值對應(yīng)的深度矩陣的兩個坐標(biāo)長度，分 別為第一長度值和第二長度值；
[0029] S1022、根據(jù)步驟S1021所得第一距離值、第二距離值、第一長度值和第二長度值 計算得深度感應(yīng)器的焦距。
[0030] 由上述描述可知，通過對深度感應(yīng)器的焦距進(jìn)行校正，降低由設(shè)備帶來的系統(tǒng)誤 差，也提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0031] 進(jìn)一步的，所述步驟S103還包括將所有感應(yīng)點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的集合歸一化 到同一高度平面上，計算歸一化后所有感應(yīng)點的最小包圍矩形。
[0032] 當(dāng)待測物上表面的感應(yīng)點不在同一水平位置時（待測物為不規(guī)則的物體），這個 時候待測物的感應(yīng)坐標(biāo)點集合x= {(iuOlzuXhJ所對應(yīng)的深度值Zij(待測物上表面到 深度感應(yīng)器的距離）會不一樣。同一個點（感應(yīng)區(qū)域中心點除外）水平位置不變，只改變 高度（即感應(yīng)點到深度感應(yīng)器的距離），則該點在矩陣?yán)锏淖鴺?biāo)也會發(fā)生變化（離感應(yīng)器越 遠(yuǎn)，該點在矩陣?yán)镫x中心點越近。原理跟相機一樣）。
[0033] 因為待測物的長和寬是通過矩陣坐標(biāo)的長和寬轉(zhuǎn)換而來，因此同一個水平面上的 坐標(biāo)點的距離才能真實反應(yīng)兩個點的水平距離。歸一化就是把這些不同水平面的坐標(biāo)（Zij 不同）值（i，j)通過轉(zhuǎn)換計算到同一水平面的坐標(biāo)(17) 〇
[0034] 由上述描述可知，當(dāng)待測物的上表面非二維平面時，通過歸一化將所有感應(yīng)點投 射在同一高度平面上，能夠降低原本不同高度的感應(yīng)點所帶來的計算誤差。
[0035] 進(jìn)一步的，所述步驟S102還包括將產(chǎn)生的深度矩陣進(jìn)行噪音處理。
[0036] 當(dāng)由于外部環(huán)境或深度感應(yīng)器失真等原因造成待測物感應(yīng)區(qū)域外某些稀疏點深 度值滿足(即噪音點），則會對待測物感應(yīng)區(qū)域識別造成錯誤。
[0037] 通過如下步驟進(jìn)行噪音處理，消除噪音；
[0038] 步驟1、計算坐標(biāo)集合x= {(i，j)Iz^Xh。}的連通區(qū)域；
[0039] 步驟2、如果計算所得連通區(qū)域小于某一預(yù)設(shè)閥值時，則把該區(qū)域的坐標(biāo)從坐標(biāo)集 合x= {(i，j)IzyhJ中刪除。
[0040] 例如：連通區(qū)域里的點的數(shù)目小于集合X= {(i，j) |Zij〈hQ}中點的數(shù)目的5%，則 認(rèn)為是噪音，需要進(jìn)行剔除。
[0041] 由上述描述可知，通過上述對深度矩陣進(jìn)行噪音處理，剔除噪音干擾，提高檢測的 準(zhǔn)確性。
[0042] 進(jìn)一步的，請參閱圖2,該方法具體步驟包括：
[0043] 步驟1、把3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1安裝在待測物的正上方，使得所述3D結(jié)構(gòu)光深 度感應(yīng)器1發(fā)射和接收平面與載物平臺平面平行，設(shè)置載物平臺平面到所述3D結(jié)構(gòu)光深度 感應(yīng)器1發(fā)射和接受平面的距離為&;
[0044] 步驟2、通過3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1采集3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1和載物平臺平面 之間的感知點，假設(shè)待測物上表面的有一點，所述點為P點，P點到3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1 的垂直距離表示為hp ;
[0045] 步驟3、計算機2與3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1相連接，所述計算機2讀取3D結(jié)構(gòu)光 深度感應(yīng)器1上產(chǎn)生的深度矩陣ZmXn，mXn為3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1的感知水平范圍；假 設(shè)點P對應(yīng)深度矩陣的點坐標(biāo)為（i，j)，則點P的實際高度為Hp =hcrzu;待測物的最大高 度為H=max(i，j) {hd-Zy};
[0046] 步驟4、如果已知3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1的焦距f，則進(jìn)入步驟5,否則執(zhí)行步驟 4,求得3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1的焦距f;
[0047] 3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1的焦距f的獲取方法為：使用一個規(guī)則的校定貨物（長方 體），其長或?qū)捯阎?，假設(shè)長為U，調(diào)節(jié)該貨物到3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器1的垂直距離，設(shè)定 兩個垂直距離值分別為 <和M，不同高度對應(yīng)的該貨物長對應(yīng)到深度矩陣的坐標(biāo)長度分 別為4和

【權(quán)利要求】
1. 一種尺寸測量的方法，其特征在于，包括： 5101、 將深度感應(yīng)器放置在待測物的正上方，所述待測物放置在載物平臺上，所述深度 感應(yīng)器的感應(yīng)信號的發(fā)射與接收平面與所述載物平臺平面平行，所述深度感應(yīng)器與載物平 臺之間的垂直高度為固定高度； 5102、 所述深度感應(yīng)器采集深度感應(yīng)器與載物平臺之間的待測物上的感應(yīng)點，所述深 度感應(yīng)器根據(jù)采集到的感應(yīng)點產(chǎn)生對應(yīng)的深度矩陣；所述深度矩陣表示為所有感應(yīng)點到深 度感應(yīng)器的垂直高度的集合； 5103、 通過與所述深度感應(yīng)器相連接的計算機讀取深度感應(yīng)器所產(chǎn)生的深度矩陣，將 固定高度減去所述深度矩陣，計算得所述深度矩陣中所有感應(yīng)點與載物平臺的垂直高度， 選取最大的垂直高度值為所述待測物的最大高度，根據(jù)所述感應(yīng)點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的集 合計算所有感應(yīng)點的最小包圍矩形，根據(jù)所述最小包圍矩形計算得所述待測物的最大長度 和最大寬度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尺寸測量的方法，其特征在于，所述步驟SlOl還包括所 述深度感應(yīng)器的焦距的校正步驟，具體包括： 51021、 調(diào)節(jié)所述待測物到深度感應(yīng)器的距離，測量得所述深度感應(yīng)器到所述待測物上 任意不同高度的兩個感應(yīng)點距離值，分別為第一距離值和第二距離值，根據(jù)所得兩個感應(yīng) 點距離值，計算得不同高度的兩個感應(yīng)點距離值對應(yīng)的深度矩陣的兩個坐標(biāo)長度，分別為 第一長度值和第二長度值； 51022、 根據(jù)步驟S1021所得第一距離值、第二距離值、第一長度值和第二長度值計算 得深度感應(yīng)器的焦距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尺寸測量的方法，其特征在于，所述步驟S103還包括將 所有感應(yīng)點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的集合歸一化到同一高度平面上，計算歸一化后所有感應(yīng)點 的最小包圍矩形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尺寸測量的方法，其特征在于，所述步驟S102還包括將 產(chǎn)生的深度矩陣進(jìn)行噪音處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種尺寸測量的方法，其特征在于，該方法具體步驟包括： 步驟1、把3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器安裝在待測物的正上方，使得所述3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng) 器發(fā)射和接收平面與載物平臺平面平行，設(shè)置載物平臺平面到所述3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器 發(fā)射和接受平面的距離為％; 步驟2、通過3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器采集3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器和載物平臺平面之間的感 知點，假設(shè)待測物上表面的有一點，所述點為P點，P點到3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的垂直距離 表不為hp ; 步驟3、計算機與3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器相連接，所述計算機讀取3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器 上產(chǎn)生的深度矩陣ZmXn，mXn為3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的感知水平范圍；假設(shè)點P對應(yīng)深度 矩陣的點坐標(biāo)為（i，j)，則點P的實際高度為Hp = Iitl-Zu ;待測物的最大高度為H = max(i， {h〇_zi；j}； 步驟4、如果已知3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的焦距f，則進(jìn)入步驟5,否則執(zhí)行步驟4,求得 3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的焦距f ; 3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的焦距f的獲取方法為：使用一個規(guī)則的校定貨物（長方體），其 長或?qū)捯阎?，假設(shè)長為U，調(diào)節(jié)該貨物到3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的垂直距離，設(shè)定兩個垂直距 離值分別為< 和￥ 5不同高度對應(yīng)的該貨物長對應(yīng)到深度矩陣的坐標(biāo)長度分別為4和@ ;
其中$ = ￡〖/ ￡丨,5將參數(shù)代入求得3D結(jié)構(gòu)光深度感應(yīng)器的焦距 f ; 步驟5、選取ZijChtl的坐標(biāo)點集合X = ((Xj)IzijAcJ ; 步驟6、歸一化坐標(biāo)點集合X的坐標(biāo)到同一高度平面，例如取高度平面& =niin{zj;坐 標(biāo)點集合X內(nèi)的深度矩陣坐標(biāo)點（i，j，Zij)歸一化后的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為其中
坐標(biāo)點集合X歸一化后的坐標(biāo)點集合為無=〖0"，/)};
步驟7、計算坐標(biāo)點集合/的最小包圍矩形，計算該最小包圍矩形在深度矩陣中的坐標(biāo) 長i和寬 步驟8、根據(jù)公式得貨物的長
【文檔編號】G01B11/02GK104330038SQ201410704253
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】熊騰科 申請人:廈門優(yōu)策信息科技有限公司