一种基于计算机视觉的铁路罐车容积测量方法

摘要

本发明涉及一种基于计算机视觉的铁路罐车容积测量方法，包括以下步骤：在罐车表面布置多个具有相同图案的标记点和具有不同图案的编码点，在罐车旁布置具有两个不同图案的编码点的标尺；用数码相机多角度拍摄罐车照片，每相邻两幅之间有重叠编码点区域；将上述各幅照片输入到计算机进行图像处理，根据基于图像序列的计算机立体视觉三维重构方法分别建立图像上所有编码点及标记点的三维点坐标，获得罐车表面的三维点数据；根据三维点数据重构出罐车外表面的三维形状；根据罐车外表面的三维形状及测得的罐车壁厚计算罐车容积。本发明便于操作、使用简单，克服原有计量标准器使用过程受人为因素影响较大、测量结果不稳定的问题，体积不确定度可小于2‰。

主权项

一种基于计算机视觉的铁路罐车容积测量方法，其特征在于包括以下步骤：在罐车表面布置多个具有相同图案的标记点(1)和具有不同图案的编码点(2)，在罐车旁布置具有两个不同图案的编码点的标尺(3)；用数码相机多角度拍摄罐车照片，每相邻两幅之间有重叠编码点区域；将上述各幅照片输入到计算机进行图像处理，根据基于图像序列的计算机立体视觉三维重构方法分别建立图像上所有编码点(2)及标记点(1)的三维点坐标，获得罐车表面的三维点数据；根据三维点数据重构出罐车外表面的三维形状；根据罐车外表面的三维形状及测得的罐车壁厚计算罐车容积；所述根据罐车外表面的三维形状及测得的罐车壁厚计算罐车容积包括：根据测厚仪测得的罐车壁厚，将整个外表面向内偏置壁厚的距离，得到罐车内表面三维形状；将罐车沿轴向分成多个薄片，计算各薄片的截面面积，根据各薄片的截面面积及该薄片厚度计算各薄片的体积并求和得到罐车总容积；根据罐车内容物的装载高度，计算准装范围高度内任意刻度的容积；所述根据三维点数据重构出罐车外表面的三维形状包括：计算罐车三维点数据的主轴；用以主轴为法向的平面，在罐体和封头部分采用不同的分层厚度，将散乱的三维点数据进行分层投影，得到分布在分层平面内的平面点集；对三维点数据进行重采样，得到有序的罐车表面三维点数据；由有序的三维点数据利用B样条曲面重构出罐车形状；所述计算罐车三维点数据的主轴包括：计算三维点数据的协方差矩阵Hs，得到三维点数据的特征向量v1、v2、v3；选取一与特征向量v1、v2、v3均不正交的向量α，快速确定三条主轴的取向，其判断准则如下：如果v1·α＞0，则ζ1＝v1，否则ζ1＝‑v1；如果v3·α＞0，则ζ3＝v3，否则ζ3＝‑v3；ζ2＝v1×v3；选取α＝pi‑μs，其中pi为任意三维点，μs为三维点数据的形心， μ s = 1 m Σ i = 1 m p i ; 取三个向量中最大的向量作为三维点数据的主轴。