一种物体体积快速测量方法

摘要

本发明提供一种利用单目视觉定位原理和二维激光扫描仪测量物体体积的方法。技术方案是：将单目视觉定位系统与二维激光扫描仪架设于轮式车辆任意一侧，轮式车辆绕行物体一周，并包括下述步骤：第一步，采集数据；第二步，计算在每个定位时刻二维激光扫描仪在路面的投影点位置坐标；第三步，计算在获得每条物体轮廓线时刻二维激光扫描仪在路面的投影点位置坐标；第四步，获得物体三维重建结果并计算出物体体积。本发明的有益效果在于可对不规则形状物体实施全方位快速扫描，获得物体体积的速度快，精度较高，自动化程度高。而且，本发明算法较简单，设备使用方便。

主权项

1.一种物体体积快速测量方法，其特征在于，包括下述步骤：将二维激光扫描仪架设于轮式车辆任意一侧，使其扫描平面垂直于地面且垂直于轮式车辆的纵向中轴线方向；单目视觉定位系统与二维激光扫描仪固连在一起，单目视觉定位系统与二维激光扫描仪距离地面的高度相同，两者之间的距离为d；第一步，采集数据；轮式车辆绕行被测量目标一周，绕行期间单目视觉定位系统与二维激光扫描仪同时分别采集数据；设单目视觉定位系统在此绕行期间共完成n次定位，每次定位所对应的时刻为T_i，i＝1，2，L，n，所有时刻T_i组成单目视觉定位时刻序列T₁，T₂，L，T_n，时刻T_i定位时获得的轮式车辆航向角为θ_i，时刻T_i定位时获得的单目视觉定位系统在路面的投影点位置为P_i，P_i在世界坐标系下的坐标为单目视觉定位系统在路面所有的投影点位置组成单目视觉定位系统投影点位置序列P₁，P₂，L，P_n；在时刻T_i扫描仪获取的物体轮廓线序号为k_i，所有物体轮廓线序号组成物体轮廓线序号序列k₁，k₂，L，k_n，二维激光扫描仪在获得所有物体轮廓线时对应的时刻序列为t₁，t₂，...所有物体轮廓线L_l，l＝1，2，...k_n，构成物体轮廓线序列L₁，L₂，...第二步，计算在每个定位时刻二维激光扫描仪在路面的投影点位置坐标；设在时刻T_i，二维激光扫描仪在路面的投影点位置为Q_i，其在世界坐标系下的投影点位置坐标为二维激光扫描仪在路面的所有投影点位置组成扫描仪投影点位置序列Q₁，Q₂，L，Q_n；利用下述公式可计算$\left\{\begin{array}{c}{X}_i^S=X_i^C+d\times {\cos \theta }_i\\ Y_i^S=Y_i^C+d\times {\sin \theta }_i\end{array}\right.$第三步，计算在获得每条物体轮廓线的时刻二维激光扫描仪在路面投影点位置坐标；在相邻的两次定位时刻T_j和T_j+1之间，j＝1，2，L，n-1，二维激光扫描仪共获得物体轮廓线的数量为k_j+1-k_j+1；在扫描仪投影点位置Q_j和Q_j+1之间实施线性插值，共线性插值k_j+1-k_j-1个点；设在时刻T_j和T_j+1之间的所有经线性插值后的点组成二维激光扫描仪在路面的投影点位置序列该序列中任意一点q_p的坐标和该点对应的轮式车辆航向角分别用(x_p，y_p)和φ_p表示，p＝k_j，...，k_j+1，有：$\left\{\begin{array}{c}{x}_p=X_j^S+\frac{X_{j+1}^S-X_j^S}{k_{j+1}-k_j}(p-k_j)\\ y_p=Y_j^S+\frac{Y_{j+1}^S-Y_j^S}{k_{j+1}-k_j}(p-k_j)\end{array}\right.$${\phi }_p=\frac{{\theta }_{j+1}-{\theta }_j}{k_{j+1}-k_j}(p-k_j)$在时刻T₁和T_n之间的所有经线性插值后的点组成在时刻序列t₁，t₂，...二维激光扫描仪在路面的投影点位置序列q₁，q₂，...该序列中任意一点q_l(l＝1，2，...k_n)的坐标和该点对应的轮式车辆航向角分别用(x_l，y_k)和φ_l表示；第四步，获得物体三维重建结果并计算出物体体积；根据在获得每条物体轮廓线L_l时刻t_l下的二维激光扫描仪在路面的投影点坐标(x_l，y_l)和该点对应的轮式车辆航向角φ_l，得到物体轮廓线L_l在世界坐标系下的投影方程为：Y_l-y_l＝tan(π/2+φ_l)×(X_l-x_l)根据物体轮廓线L_l在世界坐标系下的投影方程实施目标物体形貌三维重建；对三维重建结果实施Delaunay三角剖分，获得物体的三角网格模型；由三角网格模型计算出物体体积。