[发明专利]基于多目普通摄像机的大型煤堆体积测量方法

说明书

本发明属于计算机视觉技术领域，涉及基于视觉的煤堆体积测量方法。基于多目普通摄像机的大型煤堆体积测量方法，包括：(1)将多个摄像头获取的高清图像导入MVE软件中，重建出粗的三维点云数据；(2)对得到粗的煤堆点云进行校正处理，得到经校正的煤堆点云，并将其分割出来；(3)对点云进行尺度变换，获取点云对应的真实尺寸；(4)对点云进行网格分割，计算煤堆体积。本发明采用多个高清摄像头获得的图像，利用运动结构恢复技术还原待测煤堆模型，实现了操作简单，易于控制，价格低廉的煤堆体积计算办法。

技术领域

本发明属于计算机视觉技术领域，涉及基于视觉的煤堆体积测量方法。

背景技术

数据显示，近20年来，全球火电机容量翻了一番，截至2018年底，全球在运煤电机组装机达202.4万兆瓦，在建装机23.6万兆瓦，计划建装机33.6万兆瓦。燃煤电厂在我国的火电厂中仍然占有很大比例。盘煤是电厂运营过程中必不可少的重要环节。

传统的盘煤方法是先将煤堆整形，然后进行人工测量，最后根据煤堆外形进行体积估计。此盘煤方法费时费力，测量结果也极不准确，极大的限制了现代化煤场管理水平的提高。近年来随着激光雷达盘煤得到推广。相比传统方式，激光雷达盘煤在易用性和准确性上有大幅度提升，但是激光雷达存在着成本高，部署复杂，维护难，可用距离短等缺陷。

近年来，随着无人机技术的不断发展，已有厂商利用无人机进行室外盘煤。无人机是目前各种盘煤方法中最经济适用的。利用无人机搭载高清摄像头获取煤堆的图像，并融合无人机的GPS定位信息，通过利用图像的三维重建技术获得煤堆模型，进而计算煤堆体积。无人机盘煤方案成本低，效率高，但存在抖动问题。此外，室内场景由于封闭，往往导致无人机起飞困难，且定位效果差，因此无人机盘煤适用于露天煤场。然而近些年，国家对环保方面的要求日益提高，封闭煤场将逐渐取代露天煤场以达到环保要求。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供了一种基于视觉的煤堆体积测量方法。本发明采用了多个高清摄像头获得图像，利用运动结构恢复技术还原待测煤堆模型，实现了操作简单，易于控制，价格低廉的煤堆体积计算办法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：基于多目普通摄像机的大型煤堆体积测量方法，包括：

1.将多个摄像头获取的高清图像导入MVE软件中，重建出粗的三维点云数据；

2.对得到粗的煤堆点云进行校正处理，得到经校正的煤堆点云，并将其分割出来；

3.选择三点以确定包围盒底面作为煤堆所在空间地面，根据已知物体尺寸进行尺度变换；

4.对校正完成的点云利用网格分割，利用累加的办法进行煤堆体积计算。

作为本发明的一种优选方式，步骤2中对粗点云的校正处理包括：

利用点云处理库中的体素类以大小为0.5m的体素规格进行下采样，利用每个体素中的质心表征该体素中的所有点；

对点云进行去噪，剔除离群点。

进一步优选地，离群点的剔除方法为：计算每个点到其领域内所有点的距离，假设结果服从高斯分布，把偏离均值和标准差区间的点作为噪声点去除。

作为本发明的一种优选方式，步骤3包括：

将步骤2得到的校正后的点云导入三维点云处理软件，根据三点确定一个平面，选择三点作为虚拟地面；

根据尺度已知的物体来对煤堆点云进行尺寸换算。

进一步优选地，尺度已知的物体选择运煤轨道：γ＝l_cloud/l_real。其中，l_cloud代表轨道在点云中的长度，l_real代表轨道真实长度；根据上述比例，换算出煤堆的真是尺寸。