[发明专利]一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺系统和方法

权利要求书

1.一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺系统，其特征在于包括双目测量系统，用以采集原木堆垛的端面图像信息和获得木材端面与成像平面的距离信息，计算出长短尺径，并建立该堆垛两侧的端面编号矩阵；还包含综合显示控制系统，用以生成原木材的基本信息并与外接货仓数据管理系统、用户显示系统进行交互，其中所述双目测量系统包含：

双目检尺成像系统，包括左右两个成像相机，固定于云台底座上，用于同步采集原木堆垛的端面图像信息；

照明补光系统，包含同步曝光模块，可同时获得视场内原木端面的左右视点图像，为成像系统补足光源，提高图像信息采集的精确度；

端面轮廓提取模块，通过对原木端面图像每一点的灰度值与直方图特性中提取的最大熵阈值进行比较，分割出所需要的原木端面，获得每个原木端面的尺径数值；

距离解算模块，对采集到的每个图像原木端面尺径进行解算，并构建堆垛两侧的全景原木端面编号矩阵，通过设置在堆垛侧面的相机采集原木材长。

2.根据权利要求1所述的一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺系统，其特征在于所述的综合显示控制系统包括：

统计模块，用于对采集到的原木端面尺径和原木材长进行统计体积计算，获得原木材积表；

用户显示界面模块，将采集与计算结果显示；

货仓数据管理系统，用于储存原木材积数据，并连接有打印模块，可对检尺单进行打印；

人机接口模块，对原木材积表进行人工编辑、修正、录入、等其他人机交互操作。

3.根据权利要求2所述的一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺系统，其特征在于所述的用户显示界面模块为液晶显示屏，所述的人机接口模块可对原木材积表进行下载、复制、录入、编辑等操作。

4.根据权利要求2所述的一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺系统，其特征在于所述的货仓数据管理系统的具有数据储存功能，包括只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，并且可以外接打印机对包括原木材积表在内的数据信息进行打印形成检尺单。

5.一种基于权利要求1所述的基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：成像系统标定，系统使用了两个相机摄像机构成成像系统，采用单平面棋盘格的双目标定方法，得到双目成像系统的内外参数及重投影矩阵，作为系统配置参数固化；

S2：将双目成像系统固定在云台底座上，以保证双目系统的测量精度；

S3：获取原木图像并计算视差，利用同步曝光模块，获得视场内原木端面的左右视点图像，使用快速立体匹配算法找到原木端面轮廓边缘上同一位置的像素点, 计算该点在左右图像平面中横坐标的差值作为视差；

S4：使用基于最大熵阈值分割的图像分割算法对原木轮廓的提取；

S5：计算原木检尺径，原木端面边界点的椭圆拟合以离散边界点的最大内切圆的圆心作为轮廓的中心，其直径作为拟合端面椭圆的短径和斜率初始值，以边界点作为约束，利用最小二乘法进行椭圆拟合，计算原木检尺径；

S6：沿着原木堆垛的一侧（设为A侧）平行运动，实时采集并解算每个原木端面的尺径并构建堆垛A侧的全景原木端面ID矩阵；

S7：在该堆垛侧面使用双目测量系统计算获得材长（同等长度的原木对堆放在一起）；

S8：在原木堆垛的对面B侧进行同样的测量，由于A侧与B侧是对立面，因此在A侧建立的原木端面ID矩阵只需要进行镜面翻转就可得到B侧端面ID矩阵；

S9：比较原木两个端面的尺径大小，将较小尺径作为该原木端面的测定尺径，结合该堆垛的材长，查询原木材积表即可获得符合国家标准的规定原木材积数据；

S10：对原木端面ID矩阵的所有材积进行累计，即可获得该堆垛的总材积量。

6.根据权利要求5所述的一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺的方法，其特征在于所述步骤S1中的双目成像系统由移动设置在堆垛对向两侧的高分辨率摄像头组成进行成像。

7.根据权利要求5所述的一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺的方法，其特征在于所述步骤S3中的同步曝光模块包括使用左右相机的同步触发图像传感器进行曝光。

8.根据权利要求5所述的一种基于双目区域视差的原木堆垛动态检尺的方法，其特征在于所述步骤S4中对于原木轮廓提取方式为首先基于原木端面与背景之间的灰度差异，对原木端面图像每一点的灰度值与直方图特性中提取的最大熵阈值进行比较，分割出所需要的原木端面；然后对分割后的轮廓图形进行区域标识处理且每根原木轮廓给予不同的编号后，切割并分别存储各轮廓的图像，依次进行边缘提取识别，对轮廓边缘进行干涉验证，将最大不干涉区域作为原木端面轮廓边界点的坐标值。