[发明专利]一种物体体积快速测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量方法，尤其是一种物体体积的测量方法，进一步是涉及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。

背景技术

在许多实际应用场合下需要对形状不规则物体的体积实施快速准确测量，如火电站计算煤炭日消耗量，建筑施工前的土石方量测量等等。目前常用的体积测量方法按使用的三维重建设备不同主要分为三种。第一种方法是利用三维激光扫描仪在多个角度对物体实施静态扫描，获得三维重建结果后计算出其体积。该方法涉及后期点云数据的配准工作，工作效率低，且三维扫描仪设备价格昂贵，成本较高。有关该方法的具体介绍参见文献“Laser-ranging scanning system to observe topographical deformations of volcanoes”(作者：Tetsuo Aoki，Masao Takabe，Kohei Mizutani，and Toshikazu Itabe)。第二种方法是使用多个二维激光扫描仪同步多角度扫描来获取物体的三维重建结果从而计算体积。该方法需2至3台二维激光扫描仪，同时需要搭建框架式扫描平台，因此设备成本昂贵。此外，该方法只可对车载的货物实施扫描，无法应用于不可移动目标的体积测量，这使得其应用领域大大受限。有关该方法的具体介绍参见文献“Roundwood measurement of truck loads by laser scanning”(作者：Mats Nylinder，Tonny Kubénka，Mikael)。第三种方法采用多方位架设若干相机构成多目视觉系统对目标进行三维重建来实现体积的测量。该方法算法复杂，设备安装难度高，便携性差，操作繁琐，对每个目标实施测量前需要繁杂的相机标定等工作，工作效率很低。有关该方法的具体介绍参见文献“Three-Dimensional Surface and Volume Measurements Using a Camera Array”(作者：Peerajak Witoonchart and Richard Foulds)。

发明目的

本发明所要解决的技术问题是：提供一种物体体积快速准确测量方法，该方法算法简单、自动化程度高、安装及使用方便、设备成本较低、体积计算速度快且精度较高、可适用于多种场合的体积测量的要求。

技术方案

本发明所采用的具体技术方案如下：

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。实施下述步骤：

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，...