[发明专利]一种基于Azure Kinect的羊只体尺体重获取系统及方法

权利要求书

1.一种基于Azure Kinect的羊只体尺体重获取系统，其特征在于，包括：检测通道及围栏、超声波触发装置、两个深度相机和计算机；

所述检测通道和围栏构成半封闭式前进通道；所述超声波触发装置由两个超声波传感器和一块单片机组成，两个超声波传感器设置到前进通道的前后两端，前端为超声波传感器a，后端为超声波传感器b；所述两个深度相机安装在围栏上。

2.一种基于Azure Kinect的羊只体尺体重获取方法，其特征在于，采用权利要求1所述的系统进行，步骤包括：

(1)系统启动后，打开深度相机使其处于等待拍摄的状态；

(2)超声波触发装置判断是否有羊只通过，若有羊只通过，单片机向计算机发出信号，计算机控制深度相机拍照；

(3)根据深度相机获取的深度数据得到三维点云数据；

(4)点云数据处理：利用体素网格滤波算法对点云进行下采样，利用约束条件去除背景点云，利用统计滤波去除噪声点云；

(5)点云数据融合：基于相机相对位置进行初始配准，利用ICP算法在初次配准的基础上进行精细配准；

(6)利用RANSK算法去除两片点云中的地面点云；

(7)获取羊只体尺，计算羊只体重；

(8)返回步骤(2)，测量下一羊只体尺体重。

3.根据权利要求2所述的基于Azure Kinect的羊只体尺体重获取方法，其特征在于，步骤(2)所述判断的过程为：超声波传感器a被触发，一段时间内超声波传感器b被触发，判定有羊只通过；如果超声波传感器b没有被触发则重新等待超声波传感器a被触发。

4.根据权利要求2所述的基于Azure Kinect的羊只体尺体重获取方法，其特征在于，步骤(3)所述三维点云数据由公式(1)得到：

其中，[H_ir]^-1是深度相机内参矩阵H_ir的逆矩阵；p_ir代表深度相机获取的深度图像中的某个像素的深度信息，D为深度数值，x,y分别是该深度值在深度图像中的行和列位置；P_ir是将原始深度像素转换到世界坐标系中的转换深度像素，x_ir,y_ir,z_ir分别表示转换后深度值在世界坐标系中的三维空间位置。

5.根据权利要求2所述的基于Azure Kinect的羊只体尺体重获取方法，其特征在于，步骤(4)所述约束条件如公式(2)所示：

其中，x，y和z代表点云在坐标系中的位置，(X_min，X_max)，(Y_min，Y_max)和(Z_min，Z_max)分别表示在坐标系三个坐标方向的滤波范围，不满足约束条件的点云被认为是背景噪声而被过滤掉；

步骤(4)所述利用统计滤波去除噪声点云，包括如下步骤：

①对于点云中任意一个点，利用公式(3)计算它到附近k个临近点的平均距离

其中，x_i，y_i，z_i分别代表目标点在三个坐标轴上的坐标值，x_j，y_j，z_j分别代表目标点的近邻点在三个坐标轴上的坐标值；

②利用公式(4)计算点云中每个点对应的平均距离的均值μ和标准差σ：

③确定有效点云的范围为(μ-σ*std，μ+σ*std)，std为系数，如果点云中某个点到k个近邻点的平均距离不在这个范围之内，则认为该点属于噪声。