CN109029303B - 物体底面积参数的测量方法、装置、***及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物体底面积参数的测量方法，先是通过将目标三维数据向X轴和Y轴构成的平面投影得到了投影图形，再通过旋转变换和逆旋转变换得到第一底面图形，最后通过构建目标底面图形消除了第一底面图形中的误差坐标点，最终得到了更为准确的目标图形，并依据目标图形的面积参数计算得到了底面积参数，以此完成了物体底面积参数的测量。可见，应用本测量方法，以三维数据为测量依据，而无需任何图片数据，所以，一则不会因图片失真而导致测量结果不准确的问题，再则也可以避免处理图片数据，从而减小测量物体底面积参数的计算量。此外，本发明还公开了一种物体底面积参数的测量装置、***和计算机可读存储介质，效果如上。

Description

物体底面积参数的测量方法、装置、***及可读存储介质

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别涉及物体底面积参数的测量方法、装置、***及可读存储介质。

背景技术

在物流领域里，由于物体的体积涉及到物流计费、装车运输及仓库存储，所以，准确地获取物体的体积极其重要。

物体的体积参数包括物体底面积参数和高度参数，在现有技术中，获取物体底面积参数的方法多种多样，其中，较为常用的一种方法是：采用图像采集设备获取待测物体的图像信息，并生成图片，然后再通过图像处理设备对图片进行处理，提取图片信息，根据多组图片信息的对比得到物体底面积参数。但是，一方面，由于图像采集设备生成图片的质量与周围环境密切相关，所以，当待测物体表面具有胶带或其它对光具有反射作用的物质时，图像采集设备生成的图片往往会发生失真的情况，导致测量结果的准确性较差；另一方面，应用该方法需要大量的处理图片数据，测量物体底面积参数的计算量也较大。

因此，如何提升物体底面积参数的测量结果的准确性和减少测量物体底面积参数的计算量是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种物体底面积参数的测量方法、装置、***及可读存储介质，能够提升物体底面积参数的测量结果的准确性和减少测量物体底面积参数的计算量。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种物体底面积参数的测量方法，包括：

将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形，并计算所述投影图形的基准边角点和与所述基准边角点相邻的边角点的第一夹角；

依据所述第一夹角对所述投影图形进行旋转变换，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形，以根据所述第一夹角对所述最小外接底面图形进行逆旋转变换，得到第一底面图形；

计算所述第一底面图形的基准边与所述X轴的第二夹角，以依据所述第二夹角在所述平面中构建所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形；

根据目标图形的面积参数计算所述底面积参数，其中，所述目标图形为各所述目标底面图形在所述第一底面图形中的补集的交集所形成的图形。

优选地，所述待测物体具体为长方体，则所述确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形具体包括：

确定所述旋转后的投影图形的边角点坐标中最大的X轴坐标值、最小的X轴坐标值、最大的Y轴坐标值和最小的Y轴坐标值；

对所述最大的X轴坐标值、所述最小的X轴坐标值、所述最大的Y轴坐标值和所述最小的Y轴坐标值进行排列组合，得到四个目标坐标；

以四个所述目标坐标为顶点坐标构建所述最小外接底面图形。

优选地，在所述将与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形之前，还包括：

依据预设高度阈值对所述目标三维数据进行过滤；

则对应的，所述将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形具体为：

将过滤后的与所述待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至所述X轴和所述Y轴构成的平面，形成所述投影图形。

优选地，所述计算所述投影图形的基准边角点和与所述基准边角点相邻的边角点的第一夹角具体包括：

对构成所述投影图形的各投影坐标进行凸包处理，并获取所述投影图形的边角点坐标；

将所述投影图形的每一个边角点均作为所述基准边角点，并按照顺时针方向或逆时针方向对应计算多个所述第一夹角。

优选地，所述待测物体具体为长方体，则所述目标底面图形的个数为四个，且四个所述目标底面图形分别分布于所述第一底面图形的下区、左区、右区和上区。

优选地，所述依据所述第二夹角在所述平面中构建所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形具体包括：

以目标步长值与所述第二夹角的余弦值的乘积为所述X轴的坐标增量，以所述目标步长值与所述第二夹角的正弦值的乘积作为所述Y轴的坐标增量构建所述目标底面图形；

判断所述目标底面图形中所包含的投影至所述平面的目标三维数据是否多于或等于预设数目；

如果否，则增加一个所述目标步长值作为当前目标步长值重新构建目标底面图形作为当前目标底面图形直至所述当前目标底面图形所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于所述预定数目。

为了解决上述技术问题，本发明还提供的一种物体底面积参数的测量装置，包括：

投影单元，用于将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形，并计算所述投影图形的基准边角点和与所述基准边角点相邻的边角点的第一夹角；

确定单元，用于依据所述第一夹角对所述投影图形进行旋转变换，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形，以根据所述第一夹角对所述最小外接底面图形进行逆旋转变换，得到第一底面图形；

构建单元，用于计算所述第一底面图形的基准边与所述X轴的第二夹角，以依据所述第二夹角在所述平面中构建所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形；

计算单元，用于根据目标图形的面积参数计算所述底面积参数，其中，所述目标图形为各所述目标底面图形在所述第一底面图形中的补集的交集所形成的图形。

为了解决上述技术问题，本发明还提供的一种物体底面积参数的测量***，包括：

用于采集待测物体的三维图像信息，并转化为三维数据的三维激光相机；

用于传送所述待测物体的传送带，其中，所述传送带的传送路径中包括所述三维激光相机的采集区域；

设置于所述传送带，用于调节所述待测物体的位置以使所述待测物体处于所述采集区域中的调节挡板。

与所述三维激光相机连接，用于执行上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤的数据处理设备。

优选地，还包括与所述三维激光相机连接的相机触发装置；

当所述待测物体进入所述三维激光相机的采集区域时，所述相机触发装置向所述三维激光相机发送触发信号以控制所述三维激光相机采集所述三维图像信息。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤。

本发明提供的一种物体底面积参数的测量方法，先是通过将目标三维数据向X轴和Y轴构成的平面投影得到了与物体底面图形对应的投影图形，再通过旋转变换和逆旋转变换得到与物体底面图形更为相近的第一底面图形，最后通过构建目标底面图形消除了第一底面图形中的误差坐标点，最终得到了更为准确的目标图形，并依据目标图形的面积参数计算得到了底面积参数，以此完成了物体底面积参数的测量。由此可见，应用本测量方法，以三维数据为测量依据，而无需任何图片数据，所以，一则不会因图片失真而导致测量结果不准确的问题，再则也可以避免处理图片数据，从而减小测量物体底面积参数的计算量。此外，本发明还提供了一种物体底面积参数的测量装置、***和计算机可读存储介质，效果如上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种物体底面积参数的测量方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种物体底面积参数的测量装置的组成示意图；

图3为本发明实施例提供的一种物体底面积参数的测量***的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种物体底面积参数的测量方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种待测长方体物体的三维坐标图；

图6为本发明实施例提供的一种在X轴和Y轴构成的平面上的最小外接矩形的示意图；

图7为本发明实施例提供的一种确定目标图形的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的目的是提供一种物体底面积参数的测量方法、装置、***及可读存储介质，能够提升物体底面积参数的测量结果的准确性和减少测量物体底面积参数的计算量。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种物体底面积参数的测量方法的流程图。如图1所示，本实施例提供的测量方法包括：

S10：将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形，并计算投影图形的基准边角点和与基准边角点相邻的边角点的第一夹角。

其中，目标三维数据指与待测物体的高度值对应的三维数据，属于非图片数据；基准边角点指投影图形的任意一个边角点，也就是说，可以将投影图形的任意一个边角点作为基准边角点；第一夹角可以是以基准边角点为起点，按照顺时针方向或逆时针方向计算的，与相邻的边角点在X轴和Y轴构成的平面上的夹角。

三维激光相机应用激光三维成像技术，具有测点精度高、测点密度大、信息量丰富、数据处理高度自动化、产品高度数字化等优点，其采集的三维数据，相对于图像采集设备采集图像生成图片数据而言，其受环境影响小，不会出现与因图片失真而导致测量结果输出误差的情况，可靠性高。因此，对于步骤S10来说，利用三维激光相机获取到的目标三维数据更具有可靠性，能够提升测量结果的准确性。并且，由于通过将目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面所形成的投影图形是计算底面积参数的主要依据，所以，目标三维数据作为形成投影图形的原始数据是底面积参数的测量依据，不仅由于三维数据属于非图片数据，较于直接处理图片数据而言，计算量更小，而且，以三维数据为测量依据，还规避了图片数据受环境影响大而带来的风险。

在步骤S10中，在得到投影图形后，为了提高测量结果的准确性，可以将投影图形的每一个边角点均作为一个基准边角点，对应得到多个第一夹角。当然，在具体应用中，也可以按照实际需求，仅将投影图形的一个或几个边角点分别作为基准边角点计算第一夹角，并不会影响本实施例的实现，本发明对此不作限定。

S11：依据第一夹角对投影图形进行旋转变换，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形，以根据第一夹角对最小外接底面图形进行逆旋转变换，得到第一底面图形。

在步骤S11中，若将第一夹角以θ进行表示，则旋转矩阵为

具体的，如果将投影图形的X轴分量构成的列向量以X表示，投影图形的Y轴分量构成的列向量以Y表示，经旋转变换后的投影图形的X轴分量构成的列向量以R_X表示，经旋转变换后的投影图形的Y轴分量构成的列向量以R_Y表示，则

并且，可以理解的是，如果在步骤S10中，为了提高测量结果的准确性，计算了多个第一夹角，则在步骤S11中需要对应对投影图形进行多次旋转变化，得到与不同第一夹角对应的多个经旋转变换后的投影图形。最小外接底面图形与投影图形的形状一致，包括所有的旋转后的投影图形，例如，投影图形为矩形，则最小外接底面图形为包括所有旋转后的投影图形的外接矩形。若将第一夹角仍以θ进行表示，则逆旋转矩阵为

具体的，如果将最小外接图形的X轴分量构成的列向量以X_R表示，最小外接图形的Y轴分量构成的列向量以Y_R表示，第一底面图形的X轴分量构成的列向量以X_S表示，第一底面图形的Y轴分量构成的列向量以Y_S表示，则

第一底面图形是在X轴和Y轴构成的平面上以列向量X_S和列向量Y_S构造的图形。

S12：计算第一底面图形的基准边与X轴的第二夹角，以依据第二夹角在第一底面图形中构建所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形。

在步骤S12中，基准边指第一底面图形的任意一条边，为了提升测量结果的准确性，可以将第一底面图形的每一条边均作为基准边，得到多个第二夹角，则对应的，需要依据第二夹角在第一底面图形中构建多个与第二夹角对应的目标底面图形。预定数目根据测量精度需求预先设置，不宜过大或过小，如果过小，则可能无法完全滤除误差数据，如果过大，则可能滤除有效数据。

如果以坐标(RectX1，RectY1)和坐标(RectX2，RectY2)表示第一底面图形中任一条边的两个端点，以α表示第二夹角，以step表示目标增量值，则目标底面图形的四个顶点坐标分别为(RectX1，RectY1)、(RectX2，RectY2)、(RectX2+step*cos(α)，RectY2+step*sin(α))和(RectX1+step*cos(α)，RectY1+step*sin(α))。其中，目标增量值为所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形对应的增量值。

另外，值得注意的是，虽然要求目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目，但是，优选满足目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据等于预定数目，当无法满足目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据等于预定数目时，可以令目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据稍多于预定数目，而不易过多于预定数目，否则可能会影响测量精度，因此，在实际应用中，应结合实际精度需求设置合适的目标增量值，以避免目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据过多于预定数目。例如，可以将目标增量值设置为可以根据构建结果动态调整的值，也可以设置多固定增量值，构建多个底面图形，最后将底面图形中符合要求的目标底面图形对应的固定增量值作为目标增量值等。

S13：根据目标图形的面积参数计算底面积参数，其中，目标图形为各目标底面图形在第一底面图形中的补集的交集所形成的图形。

目标底面图形中包括的投影目标三维数据均位于第一目标图形边界，为误差数据，所以滤除误差数据，将各目标底面图形在第一底面图形中的补集的交集所形成的图形作为目标图形，以目标图形的面积参数计算底面积参数，能够提升测量结果的准确性。

综上所述，本实施例提供的一种物体底面积参数的测量方法，先是通过将目标三维数据向X轴和Y轴构成的平面投影得到了与物体底面图形对应的投影图形，再通过旋转变换和逆旋转变换得到与物体底面图形更为相近的第一底面图形，最后通过构建目标底面图形消除了第一底面图形中的误差坐标点，最终得到了更为准确的目标图形，并依据目标图形的面积参数计算得到了底面积参数，以此完成了物体底面积参数的测量。由此可见，应用本测量方法，以三维数据为测量依据，而无需任何图片数据，所以，一则不会因图片失真而导致测量结果不准确的问题，再则也可以避免处理图片数据，从而减小测量物体底面积参数的计算量。

当待测物体为长方体时，为了进一步减少测量过程的计算量，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形具体包括：

确定旋转后的投影图形的边角点坐标中最大的X轴坐标值、最小的X轴坐标值、最大的Y轴坐标值和最小的Y轴坐标值；

对最大的X轴坐标值、最小的X轴坐标值、最大的Y轴坐标值和最小的Y轴坐标值进行排列组合，得到四个目标坐标；

以四个目标坐标为顶点坐标构建最小外接底面图形。

本实施例适用于待测物体具体为长方体待测物的情况，在这种情况下，可以在旋转后的投影图形的所有边角点坐标中先确定出最大的X轴坐标值X_max、最小的X轴坐标值X_min、最大的Y轴坐标值Y_max和最小的Y轴坐标值Y_min，然后对最大的X轴坐标值X_max、最小的X轴坐标值X_min、最大的Y轴坐标值Y_max和最小的Y轴坐标值Y_min进行排列组合，可以得到四个目标坐标点，分别是(X_min，Y_min)、(X_max，Y_min)、(X_max，Y_max)和(X_min，Y_max)，则以这四个目标坐标作为顶点坐标构建的最小外接底面图形为矩形，四个目标坐标分别为矩形的四个顶点坐标。

可见，在本实施例中，直接获取旋转后的投影图形的所有边角点坐标中最大的X轴坐标值、最小的X轴坐标值、最大的Y轴坐标值和最小的Y轴坐标值，并进行排列组合就可以得到矩形的四个顶点坐标，从而构建出作为最小外接底面图形的矩形，相较于对旋转后的投影图形所包含的所有投影目标三维数据进行凸包处理而言，过程简单，能够简化测量方法，进一步减少测量过程的计算量。

为了提高测量结果的精确度，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，在将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形之前，还包括：

依据预设高度阈值对目标三维数据进行过滤；

则对应的，将与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形具体为：

将过滤后的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形。

其中，预设高度阈值预先设置，可以是一个取值范围，也可以仅是一个最高值或最低值，当待测物体的高度值超出预设高度阈值时，认为该高度值存在严重误差，需要将其滤除。当然，预设高度阈值的具体值与具体的应用环境相关，本发明对此不做限定。

在本实施例中，通过对计算出的高度值进行进一步的过滤，可以滤除存在严重误差的高度值，从而能够进一步去除目标三维数据中与存在严重误差的高度值对应的目标三维数据，起到净化目标三维数据的作用，则对应的，为了达到提高测量结果的准确性目的，在过滤完成后，将与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形具体为：将过滤后的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形。而由于目标三维数据中存在严重误差的目标三维数据已经被滤除，而投影图形是计算底面积参数的主要依据，所以，使用净化后的目标三维数据能够获得更准确的计算底面积参数的主要依据，可以进一步提高测量结果的精确度。

为了进一步提升测量结果的准确性，计算投影图形的基准边角点和与基准边角点相邻的边角点的第一夹角具体包括：

对构成投影图形的各投影坐标进行凸包处理，并获取投影图形的边角点坐标；

将投影图形的每一个边角点均作为基准边角点，并按照顺时针方向或逆时针方向对应计算多个第一夹角。

在本实施例中，采集凸包算法对构成投影图形的各投影坐标进行处理，得到投影图形的边角点坐标，并且将投影图形的每一个边角点均作为一个基准边角点，计算一个第一夹角，最终可以得到与多个基准边角点对应的多个第一夹角，则在步骤S11中需要对应对投影图形进行多次旋转变化，得到与不同第一夹角对应的多个经旋转变换后的投影图形、最终得到多个投影图形的边角点坐标，对所有边角点坐标进行凸包处理或其它处理以得到最小外接底面图形。并且，可以理解的是，当待测物体时长方体时，可以在所有边角点坐标中确定最大的X轴坐标值X_max、最小的X轴坐标值X_min、最大的Y轴坐标值Y_max和最小的Y轴坐标值Y_min。

对于待测物体具体为长方体的情况，为了进一步提高测量结果的准确性，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，目标底面图形的个数为四个，且四个目标底面图形分别分布于第一底面图形的下区、左区、右区和上区。

其中，第一底面图形的下区、左区、右区和上区分别在第一底面图形的内部。对于长方体的待测物体而言，将目标底面分别设置于第一底面图形的下区、左区、右区和上区，可以将第一底面图形边界处的误差数据全部滤除，相比于滤除第一底面图形的一部分边界处的误差数据而言，可以进一步提高测量结果的准确性。

为了进一步提高测量结果的准确性，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，依据第二夹角在平面中构建所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形具体包括：

以目标步长值与第二夹角的余弦值的乘积为X轴的坐标增量，以目标步长值与第二夹角的正弦值的乘积作为Y轴的坐标增量构建目标底面图形；

判断目标底面图形中所包含的投影至平面的目标三维数据是否多于或等于预设数目；

如果否，则增加一个目标步长值作为当前目标步长值重新构建目标底面图形作为当前目标底面图形直至当前目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目。

在本实施例中，预先设置一个目标步长值，先以一个步长值作为当前目标步长值构建目标底面图形，如果目标底面图形中所包含的投影至平面的目标三维数据小于预设数目，则在当前目标步长值的基础上再增加一个目标步长值作为当前目标步长值继续构建目标底面图形，以此类推，直到当前目标底面图形所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目(此时的当前目标底面图形为最终的目标底面图形)，以逐步增加当前目标步长值的方式逐渐增加目标底面图形中所包含的投影至平面的目标三维数据的数据，可以通过设置较小的目标步长值，使得最终的目标底面图形中所包含的投影至平面的目标三维数据稍多于或等于预定数目，进一步提高测量结果的准确性。

上文对本发明提供的一种物体底面积参数的测量方法进行了详细描述，本发明还提供了一种物体底面积参数的测量装置，由于该测量装置部分的实施例与测量方法部分的实施例相互照应，所以，物体底面积参数的测量装置部分的实施例可以参考物体底面积参数的测量方法部分的实施例的描述，对于相同的部分，下文不再赘述。

图2为本发明实施例提供的一种物体底面积参数的测量装置的组成示意图。如图2所示，本实施例提供的测量装置包括：

投影单元20，用于将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形，并计算投影图形的基准边角点和与基准边角点相邻的边角点的第一夹角；

确定单元21，用于依据第一夹角对投影图形进行旋转变换，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形，以根据第一夹角对最小外接底面图形进行逆旋转变换，得到第一底面图形；

构建单元22，用于计算第一底面图形的基准边与X轴的第二夹角，以依据第二夹角在平面中构建所包含的投影至平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形；

计算单元23，用于根据目标图形的面积参数计算底面积参数，其中，目标图形为各目标底面图形在第一底面图形中的补集的交集所形成的图形。

本实施例提供的一种物体底面积参数的测量装置，投影单元先是通过将目标三维数据向X轴和Y轴构成的平面投影得到了与物体底面图形对应的投影图形，再通过确定单元进行旋转变换和逆旋转变换得到与物体底面图形更为相近的第一底面图形，最后利用构建单元构建目标底面图形消除了第一底面图形中的误差坐标点，最终得到了更为准确的目标图形，使得计算单元能够依据目标图形的面积参数计算得到了底面积参数，完成物体底面积参数的测量。由此可见，应用本测量装置，以三维数据为测量依据，而无需任何图片数据，所以，一则不会因图片失真而导致测量结果不准确的问题，再则也可以避免处理图片数据，从而减小测量物体底面积参数的计算量。

上文对本发明提供的一种物体底面积参数的测量方法进行了详细描述，本发明还提供了一种物体底面积参数的测量***，由于该测量***部分的实施例与测量方法部分的实施例相互照应，所以，物体底面积参数的测量***部分的实施例可以参考物体底面积参数的测量方法部分的实施例的描述，对于相同的部分，下文不再赘述。

图3为本发明实施例提供的一种物体底面积参数的测量***的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的测量***包括：

用于采集待测物体30的三维图像信息，并转化为三维数据的三维激光相机31；

用于传送待测物体30的传送带32，其中，传送带32的传送路径中包括三维激光相机31的采集区域；

设置于传送带32，用于调节待测物体30的位置以使待测物体30处于采集区域中的调节挡板33。

与三维激光相机31连接，用于执行如上述任一种的物体底面积参数的测量方法的步骤的数据处理设备34。

其中，采集区域指三维激光相机31的视野范围；数据处理设备34可以具体为计算机、平板电脑及手机等搭载有处理器的设备，该处理器可以按照预先植入的程序算法实现如上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤。

应用本实施例提供的物体底面积参数的测量***，三维激光相机31设置于传送带32的上方，并要保证传送带32在传送的待测物体30的过程中，与调节挡板33配合使得待测物体30有一定的时间是能够完全处在三维激光相机31的采集区域中的，当然，处于采集区域中的时间长短与三维激光相机采集数据的速度和效率相关，本发明对此不做限定。并且，可以理解的是，在具体应用中，为了更好的固定三维激光相机31，可以为该测量***配置一个用于固定三维激光相机31的L型支架35。

本实施例提供的物体底面积参数的测量***包括三维激光相机，可以采集待测物体的三维数据；传送带，可以传送待测物体；调节挡板，可以调节待测物体的位置；数据处理设备，可以实现上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤。因此，在将待测物体放置于传送带之后，传送带可以将待测传送至采集区域附近，并与调节挡板配合，使得三维激光相机可以采集到待测物体的三维数据，再由数据处理设备执行上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤，最终可以实现对待测物体底面积参数的测量。并且，由于数据处理设备可以实现上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤，所以本测量***具有同上述任一种物体底面积参数的测量方法相同的有益效果，本发明不再赘述。

如图3所示，为了使测量***更加智能，基于上述实施例，作为一种优选的实施方式，还包括与三维激光相机31连接的相机触发装置36；

当待测物体30进入三维激光相机31的采集区域时，相机触发装置36向三维激光相机31发送触发信号以控制三维激光相机31采集三维图像信息。

在本实施例中，为测量***配置了相机触发装置36，可以设置于比传送带32表面稍高的位置，且优选与传送带32的运行方向保持垂直，用于将是否有待测物体30处于采集区域中的信号发送至三维激光相机31，以控制三维激光相机31的工作状态，当有待检测物体30处于采集区域时，相机触发装置36向三维激光相机31发送触发信号，以控制三维激光相机31工作，当采集区域无待测物体30时，相机触发装置36不向三维激光相机31发送触发信号以控制三维激光相机31暂停工作，可见，相机触发装置36的设置，可以避免使三维激光相机31一直保持在工作状态或需要人工控制三维激光相机31的工作状态的情况，使得测量***更加智能。在具体应用中，相机触发装置36具体可以为接近开关等可以判断采集区域中是否有待测物体存在的检测装置。并且，可以理解的是，相机触发装置36向三维激光相机31发送触发信号的时刻优选为待测物体30处于采集区域的中心位置时。

为了使本领域的技术人员更好理解本发明提供的技术方案，下面结合附图，以一个长方体物体的底面积参数测量过程为例进行详细说明。

需要说明的是，在本实施例中，将型号为Visionary-T的三维激光相机作为上述测量***中的三维激光相机31，将计算机作为数据处理设备34。型号为Visionary-T的三维激光相机是一种基于三维激光时间飞行原理，采用激光快照(3D Snap-shot)技术，获取采集区域内物体的三维坐标数据的三维相机，型号为Visionary-T的三维激光相机生成的三维数据可以通过以太网等总线输出。其中，型号为Visionary-T的三维激光相机每次返回的三维数据约25000个。

在进行底面积参数测量之前，将型号为Visionary-T的三维激光相机的中心线垂直于传送带32，传送带32行于地面，且型号为Visionary-T的三维激光相机与传送带32的高度可调整，在传送带32上放置待测物体30，型号为Visionary-T的三维激光相机通过以太网与计算机相连。利用SOPAS软件，令型号为Visionary-T的三维激光相机的采集区域覆盖整个传送带，如图3中阴影区域。根据待测物体30的最大尺寸，设置调节挡板33的角度，使最大尺寸的待测物体30能够完全处于型号为Visionary-T的三维激光相机的采集区域中。其中，待测物体为长方体物体。

图4为本发明实施例提供的另一种物体底面积参数的测量方法的流程图。如图4所示，该方法包括如下步骤：

S40：初始化型号为Visionary-T的三维激光相机。

S41：判断是否接收到相机触发装置发送的触发信号，如果是，则进入步骤S42，如果否，则重复本步骤S41。

S42：调用型号为Visionary-T的三维激光相机对采集区域中三维图像信息进行采集，并获取型号为Visionary-T的三维激光相机返回的多组离散三维数据。

图5为本发明实施例提供的一种待测长方体物体的三维坐标图。如图5所示，型号为Visionary-T的三维激光相机返回的多组离散三维数据为三维坐标数据，可以直接构建待测长方体物体的三维模型。

S43：对多组离散三维数据进行相关处理，获得待测物体的高度值。

S44：对待测长方体物体高度值附近的目标三维数据进行过滤，并将过滤后的数据投影到X轴和Y轴构成的平面上。

在步骤S44中，可以通过设置高度阈值对待测长方体物体高度值附近的目标三维数据进行过滤，其中，高度阈值根据实际使用中待测长方体物体的高度值范围预先设置。

S45：对投影到平面上的数据进行凸包处理，获取边角点的坐标。

需要说明的是，在步骤S45中提到的平面为X轴和Y轴构成的平面，并且，下文所提到的平面，如无特殊说明，也均指X轴和Y轴构成的平面。

对于步骤S45而言，除了使用凸包算法对投影到平面上的数据进行处理来获取边角点的坐标外，还可以采用其它算法对投影到平面上的数据进行处理以获取边角点的坐标。

S46：分别以每一个边角点为起始点，按顺时针或逆时针方向求取起始点和与其相邻边界点在平面上的夹角θ，并对投影到平面上数据进行旋转变换。

在步骤S46中的旋转变换的变换过程如下：

式中，X和Y分别为由投影到X轴和Y轴构成的平面上的数据X轴分量和Y轴分量构成的列向量、R_X和R_Y分别为向量X和Y进行旋转变换得到列向量。

S47：分别求取旋转变换得到的两个列向量中的最大值和最小值，并获得四个顶点坐标。

在步骤S47中，四个顶点坐标是由两个列向量中的最大值和最小值排列组合得到的。具体地，如果将两个列向量中的最大值和最小值分别记为X_max、X_min、Y_max和Y_min，则四个顶点坐标分别为(X_min，Y_min)、(X_max，Y_min)、(X_max，Y_max)和(X_min，Y_max)。

图6为本发明实施例提供的一种在X轴和Y轴构成的平面上的最小外接矩形的示意图。如图6所示，在X轴和Y轴构成的平面上依次连接四个顶点坐标即可构成包括旋转后的投影数据最小外接矩形。

S48：对四个顶点坐标进行逆旋转变换，并在平面上构造第一矩形，分别计算第一矩形的每一条边与X轴的夹角α。

在步骤S48中逆旋转变换的变换过程如下：

式中，X_R和Y_R分别为由四个顶点坐标X轴分量和Y轴分量构成的列向量、X_S和Y_S分别为向量X_R和Y_R进行逆旋转变换得到列向量。

具体的，第一矩形是使用逆旋转变换得到的列向量在平面上构造的。

S49：构造第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形，并统计投影到平面上的数据分别在第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形中的数目。

在步骤S49中，第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形分别构造在第一矩形的下区、右区、上区和左区。即如果将第一矩形的坐标定义为(RectX1，RectY1)、(RectX2，RectY2)、(RectX3，RectY3)和(RectX4，RectY4)，则第二矩形的坐标为(RectX1，RectY1)、(RectX2，RectY2)、(RectX2+step*cos(α)，RectY2+step*sin(α))和(RectX1+step*cos(α)，RectY1+step*sin(α))，第三矩形的坐标为(RectX2，RectY2)、(RectX3，RectY3)、(RectX3+step*cos(α)，RectY3+step*sin(α))和(RectX2+step*cos(α)，RectY2+step*sin(α))，第四矩形的坐标为(RectX3，RectY3)、(RectX4，RectY4)、(RectX4+step*cos(α)，RectY4+step*sin(α))和(RectX3+step*cos(α)，RectY3+step*sin(α))，第五矩形的坐标为(RectX4，RectY4)、(RectX1，RectY1)、(RectX1+step*cos(α)，RectY1+step*sin(α))和(RectX4+step*cos(α)，RectY4+step*sin(α))。其中，step为预设的目标增量值。

S50：根据投影到平面上的数据分别在第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形中的数目与预设数目的偏差，调整目标增量值的大小，直至投影到平面上的数据分别在第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形中的数目大于或等于预设数目。

在步骤S50中，预设数目为根据测量精度预先设定，在本实施例中，预设数目设置为5。如果当第二矩形的目标增量值、第三矩形的目标增量值、第四矩形的目标增量值和第五矩形的目标增量值分别为step2、step3、step4和step5时，投影到平面上的数据分别在第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形中的数目大于或等于5，则第二矩形的坐标为(RectX1，RectY1)、(RectX2，RectY2)、(RectX2+step2*cos(α)，RectY2+step2*sin(α))和(RectX1+step2*cos(α)，RectY1+step2*sin(α))，第三矩形的坐标为(RectX2，RectY2)、(RectX3，RectY3)、(RectX3+step3*cos(α)，RectY3+step3*sin(α))和(RectX2+step3*cos(α)，RectY2+step3*sin(α))，第四矩形的坐标为(RectX3，RectY3)、(RectX4，RectY4)、(RectX4+step4*cos(α)，RectY4+step4*sin(α))和(RectX3+step4*cos(α)，RectY3+step4*sin(α))，第五矩形的坐标为(RectX4，RectY4)、(RectX1，RectY1)、(RectX1+step5*cos(α)，RectY1+step5*sin(α))和(RectX4+step5*cos(α)，RectY4+step5*sin(α))。

S51：计算出待测长方体物体上表面长、宽数值。

在步骤S51中，待测长方体物体的上表面长、宽数值即为底面积参数。具体的，待测长方体物体上表面长、宽数值是根据第二矩形、第三矩形、第四矩形和第五矩形的目标增量值和第一矩形的边长数值计算的。

图7为本发明实施例提供的一种确定目标图形的示意图。如图7所示，第二矩形71、第三矩形72、第四矩形73、第五矩形74和目标图形75共同组成了第一矩形，且第二矩形71分布于第一矩形的下区，第三矩形72分布于第一矩形的右区，第四矩形73分布于第一矩形的上区，第五矩形74分布于第一矩形的左区，目标图形75分布于第一矩形的中间部分。根据第二矩形71、第三矩形72、第四矩形73和第五矩形74的目标增量值和第一矩形的边长数值可以计算得到目标图形的上表面长、宽数值，即为待测长方体物体上表面长、宽数值。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种物体底面积参数的测量方法的步骤。

本实施例提供的计算机可读存储介质，由于计算机程序被处理器执行时，可以实现上述任一实施例提供的物体底面积参数的测量方法的步骤，所以本计算机可读存储介质具有同上述物体底面积参数的测量方法同样的实际效果。

另外，需要说明的是，本发明提供的物体底面积参数的测量方法、装置、***和可读存储介质均优先应用于对长方体物体的底面积参数测量。

以上对本发明所提供的一种物体底面积参数的测量方法、装置、***及可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列的要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种物体底面积参数的测量方法，其特征在于，包括：

将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形，并计算所述投影图形的基准边角点和与所述基准边角点相邻的边角点的第一夹角；

依据所述第一夹角对所述投影图形进行旋转变换，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形，以根据所述第一夹角对所述最小外接底面图形进行逆旋转变换，得到第一底面图形；

计算所述第一底面图形的基准边与所述X轴的第二夹角，以依据所述第二夹角在所述平面中构建所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形；

根据目标图形的面积参数计算所述底面积参数，其中，所述目标图形为各所述目标底面图形在所述第一底面图形中的补集的交集所形成的图形。

2.根据权利要求1所述的物体底面积参数的测量方法，其特征在于，所述待测物体具体为长方体，则所述确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形具体包括：

确定所述旋转后的投影图形的边角点坐标中最大的X轴坐标值、最小的X轴坐标值、最大的Y轴坐标值和最小的Y轴坐标值；

对所述最大的X轴坐标值、所述最小的X轴坐标值、所述最大的Y轴坐标值和所述最小的Y轴坐标值进行排列组合，得到四个目标坐标；

以四个所述目标坐标为顶点坐标构建所述最小外接底面图形。

3.根据权利要求1所述的物体底面积参数的测量方法，其特征在于，在将所述目标三维数据投影至所述X轴和Y轴构成的平面之前，还包括：

依据预设高度阈值对所述目标三维数据进行过滤；

则对应的，所述将与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形具体为：

将过滤后的与所述待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至所述X轴和所述Y轴构成的平面，形成所述投影图形。

4.根据权利要求1所述的物体底面积参数的测量方法，其特征在于，所述计算所述投影图形的基准边角点和与所述基准边角点相邻的边角点的第一夹角具体包括：

对构成所述投影图形的各投影坐标进行凸包处理，并获取所述投影图形的边角点坐标；

将所述投影图形的每一个边角点均作为所述基准边角点，并按照顺时针方向或逆时针方向对应计算多个所述第一夹角。

5.根据权利要求1-4任一项所述的物体底面积参数的测量方法，其特征在于，所述待测物体具体为长方体，则所述目标底面图形的个数为四个，且四个所述目标底面图形分别分布于所述第一底面图形的下区、左区、右区和上区。

6.根据权利要求5所述的物体底面积参数的测量方法，其特征在于，所述依据所述第二夹角在所述平面中构建所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形具体包括：

以目标步长值与所述第二夹角的余弦值的乘积为所述X轴的坐标增量，以所述目标步长值与所述第二夹角的正弦值的乘积作为所述Y轴的坐标增量构建所述目标底面图形；

判断所述目标底面图形中所包含的投影至所述平面的目标三维数据是否多于或等于预设数目；

如果否，则增加一个所述目标步长值作为当前目标步长值重新构建目标底面图形作为当前目标底面图形直至所述当前目标底面图形所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于所述预定数目。

7.一种物体底面积参数的测量装置，其特征在于，包括：

投影单元，用于将利用三维激光相机获取到的与待测物体的高度值对应的目标三维数据投影至X轴和Y轴构成的平面，形成投影图形，并计算所述投影图形的基准边角点和与所述基准边角点相邻的边角点的第一夹角；

确定单元，用于依据所述第一夹角对所述投影图形进行旋转变换，确定包括旋转后的投影图形的最小外接底面图形，以根据所述第一夹角对所述最小外接底面图形进行逆旋转变换，得到第一底面图形；

构建单元，用于计算所述第一底面图形的基准边与所述X轴的第二夹角，以依据所述第二夹角在所述平面中构建所包含的投影至所述平面的目标三维数据多于或等于预定数目的目标底面图形；

计算单元，用于根据目标图形的面积参数计算所述底面积参数，其中，所述目标图形为各所述目标底面图形在所述第一底面图形中的补集的交集所形成的图形。

8.一种物体底面积参数的测量***，其特征在于，包括：

用于采集待测物体的三维图像信息，并转化为三维数据的三维激光相机；

用于传送所述待测物体的传送带，其中，所述传送带的传送路径中包括所述三维激光相机的采集区域；

设置于所述传送带，用于调节所述待测物体的位置以使所述待测物体处于所述采集区域中的调节挡板；

与所述三维激光相机连接，用于执行如权利要求1-6任一项所述的物体底面积参数的测量方法的步骤的数据处理设备。

9.根据权利要求8所述物体底面积参数的测量***，其特征在于，还包括与所述三维激光相机连接的相机触发装置；

当所述待测物体进入所述三维激光相机的采集区域时，所述相机触发装置向所述三维激光相机发送触发信号以控制所述三维激光相机采集所述三维图像信息。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的物体底面积参数的测量方法的步骤。

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