CN111561872A - 基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、装置及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器视觉技术领域，具体公开了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其中，散斑模组能够发射出散斑带，散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，测量方法包括：获取工业相机采集的待测散斑图像；确定待测散斑图像对应的散斑编码；将待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；根据待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。本发明还公开了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置及***。本发明提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法有效解决了包裹遮挡的问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置及基于散斑编码结构光的包裹体积测量***。
背景技术
近年来电商产业发展迅速，同时带动了物流快递产业的发展，尤其在我国，随着电子商务的发展，电商物流产业持续以较高增长率发展，快递量稳居世界第一，并且相关产业还在持续不断创新，服务能力持续提升，物流快递产业已成为推动国民经济发展的新动力。快递公司在对包裹进行转运分拣时，需要获取包裹的长宽高信息和包裹体积，用以计算快递运送费用、优化运输空间，核算运输成本。
基于结构光的三维测量技术尤其适合自动分拣线中包裹的体积测量，结构光测量主要是由激光器作为主动光源，和工业相机组成，激光器射出特定结构的光信息打到被测物体表面，结构光打在物体表面发生变形，通过相机采集这些图像信息并进行分析计算，得到被测物体的具体信息。基于结构光的3D工业相机的基本原理都是激光三角测量法，三角测量法具有结构简单、不需要复杂的图像处理、测量效率高等优点。激光三角法使用激光器作为主动光源，激光照射到待测物体表面，经过反射在工业相机成像面成像，并且成像位置与物体高度具有唯一的对应几何关系，当被测物体表面高度发生变化或物体移动时，激光在相机上的成像位置发生位移，根据激光成像的位移信息可以计算出物体表面的深度信息，结合传送带的运动，对数据进行拟合，可得出被测物体的长宽高和体积信息，三角测量发的原理如图1所示。
在图1中，AE为入射激光线，A点为物体表面点，经过物体表面反射，E、A点在相机成像面的像点分别为C、B，O为成像焦点，入射光AE与反射光EC的夹角为θ，反射光线EC与工业相机成像面的夹角为α，根据图1可知物体表面高度A的位置不同，形成的像点B位置也不同，令E点为参考点，对应的像点C为成像面上的参考点，根据相似三角形关系有
推出，
式中AE即为所求物体表面的高度，因此就由成像点的偏移求出对应物体表面点的高度。
传统的包裹体积测量以接触式测量为主，接触式测量效率低，人工成本高，随着自动分拣设备的普及，非接触式测量逐渐取代接触式测量，安装于传送带上的非接触式3D工业相机大大提高了包裹体积测量的精度和效率，节约了成本，并且非接触式测量的应用范围更加灵活。
典型非接触式测量的例子是使用线结构光和工业相机组合的线激光3D工业相机，这种线结构光3D工业相机的结构如图2所示，线激光垂直打在传送带上，相机在沿着传送带运行方向的斜前方拍摄激光线，当传送带上有包裹通过时，激光线打在传送带上和包裹上的部分由于高度不同，激光线分段，通过相机拍摄的图片中传送带上的激光和包裹上的激光，利用三角测量法计算包裹高度，然后根据相机坐标系、激光平面、标准坐标系的变换关系，求出包裹上激光线在标准坐标系的坐标，结合传送带运行速度，拟合求出包裹长宽高信息。
现有技术中的线结构光3D工业相机的测量原理决定了激光器和相机的相对位置，这种方案存在以下弊端：
(1)由于相机和激光器的相对位置是沿传送带运行方向的，所以当传送带上包裹距离较近时会出现遮挡问题，如图3所示；
(2)线结构光3D工业相机的核心原理是测量传送带上和包裹上激光线的高度差，通过三角法求解包裹高度，如图4所示，包裹尺寸越大，图片中激光线高度差越大，即需要传输和处理的图片的尺寸越大，图像处理算法需要的时间也越长，而在自动分拣***中，尤其是高速运行的传送带，对相机的帧率有较高要求，如要求达到500Hz的帧率，就要求算法处理一张图片的时间在2毫秒内，因此线结构光3D相机难以用于高速运行的自动分拣线。
发明内容
本发明提供了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法、基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置及基于散斑编码结构光的包裹体积测量***，解决相关技术中存在的包裹体积测量时被遮挡的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其中，应用于基于散斑编码结构光的测量***，所述基于散斑编码结构光的测量***包括散斑模组和工业相机，所述散斑模组能够发射出散斑带，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，所述工业相机能够采集当待测包裹在传送装置上通过时所述散斑带在待测包裹上形成的待测散斑图像，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法包括：
获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像；
确定所述待测散斑图像对应的散斑编码；
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。
进一步地，所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码，包括：
提取所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标确定所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码得到所述待测散斑图像对应的散斑编码。
进一步地，所述将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度，包括：
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与固定编码表进行对比，确定所述待测散斑图像对应的每个散斑编码在所述固定编码表中的位置；
根据所述预设参考散斑图像中的每个散斑点在所述固定编码表中的位置，将所述待测散斑图像中的散斑点与所述预设参考散斑图像中的散斑点进行匹配；
计算所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于所述预设参考面的高度。
进一步地，所述根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度对所述待测散斑图像中的散斑点进行过滤，保留所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点；
将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积。
进一步地，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
确定相机坐标系和标准坐标系的变换关系；
根据所述相机坐标系和标准坐标系的变换关系计算所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标；
根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积。
进一步地，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积还包括在所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤前进行的：
判断待测包裹是否完全通过散斑区域，其中所述散斑区域为所述散斑模组发射出散斑带后形成的散斑区域；
若所述待测包裹未完全通过所述散斑区域，则返回获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像的步骤；
若所述待测包裹完全通过所述散斑区域，则执行所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤。
进一步地，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法还包括在所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码的步骤前进行的：
对所述待测散斑图像进行图像预处理。
作为本发明的另一个方面，提供一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置，其中，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令以执行前文所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法。
作为本发明的另一个方面，提供一种基于散斑编码结构光的测量***，其中，包括：散斑模组、工业相机、传送装置和前文所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置，所述传送装置用于传送待测包裹，所述散斑模组和所述工业相机垂直于所述传送装置的运行方向设置，所述工业相机与所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置通信连接；
所述散斑模组能够向位于所述传送装置上的待测包裹上发射散斑带，并在所述待测包裹上形成待测散斑图像，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，；
所述工业相机用于采集所述待测散斑图像；
所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置用于根据所述待测散斑图像获取散斑编码，并处理计算得到待测包裹的体积。
进一步地，所述散斑模组包括激光发射器和激光衍射光学元件，所述激光衍射光学元件设置在所述激光发射器的发射口位置，所述激光发射器发射的结构光经过所述激光衍射光学元件后形成散斑带。
本发明提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，通过散斑模组发出散斑带，并通过工业相机采集散斑带在待测包裹上形成的散斑图像，由于散斑带中的散斑点均对应具有表示相对位置的编码，因此，可以得到待测散斑图像的散斑编码，从而经过处理后可以得到待测包裹的体积，这种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法能够解决现有技术中存在的包裹遮挡的问题，提供扫描帧率以及测量精度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为现有技术中的激光三角法原理示意图。
图2为现有技术中的结构光3D工业相机***示意图。
图3为现有技术中的线结构光3D相机的遮挡示意图。
图4为现有技术中的线结构光相机测量图片。
图5为本发明提供的基于散斑编码结构光的测量***的结构示意图。
图6为本发明提供的基于散斑编码结构光的测量方法的流程图。
图7为本发明提供的散斑编码片段示意图。
图8为本发明提供的基于散斑编码结构光的测量***的具体工作流程图。
图9为本发明提供的标定所有棋盘格示意图。
图10为本发明提供的基于散斑编码结构光的测量方法的具体实施方式流程图。
图11为本发明提供的基于散斑编码结构光的测量方法得到的待测散斑图示意图。
图12为本发明提供的基于散斑编码结构光的测量***的具体结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，应用于基于散斑编码结构光的测量***，如图5所示，所述基于散斑编码结构光的测量***包括散斑模组100和工业相机200，所述散斑模组100能够发射出散斑带，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，所述工业相机200能够采集当待测包裹在传送装置300上通过时所述散斑带在待测包裹上形成的待测散斑图像，图6是根据本发明实施例提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法的流程图，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法包括：
S110、获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像；
S120、确定所述待测散斑图像对应的散斑编码；
S130、将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；
S140、根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。
本发明实施例提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，通过散斑模组发出散斑带，并通过工业相机采集散斑带在待测包裹上形成的散斑图像，由于散斑带中的散斑点均对应具有表示相对位置的编码，因此，可以得到待测散斑图像的散斑编码，从而经过处理后可以得到待测包裹的体积，这种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法能够解决现有技术中存在的包裹遮挡的问题，提供扫描帧率以及测量精度。
本发明实施例中，所述散斑模组100发出的结构光为长条形散斑编码结构光，散斑模组具体可以由准直激光发射器和激光衍射光学元件组成，散斑模组打出的散斑呈长条带状分布，散斑带沿垂直于传送带运行方向(即图5中箭头所示方向)分布，准直激光发射器和工业相机的相对位置垂直于传送带运行方向，如图5所示。激光打在待测包裹表面形成具有特定编码结构的散斑，散斑编码片段如图7所示，散斑点在散斑带中的相对位置代表相应编码，如图7中散斑片段的编码为22124314323142414344121。需要说明的是，在整个编码结构中，以至少连续五个编码点作为匹配单元，不会出现重复编码。
具体地，所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码，包括：
提取所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标确定所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码得到所述待测散斑图像对应的散斑编码。
具体地，所述将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度，包括：
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与固定编码表进行对比，确定所述待测散斑图像对应的每个散斑编码在所述固定编码表中的位置；
根据所述预设参考散斑图像中的每个散斑点在所述固定编码表中的位置，将所述待测散斑图像中的散斑点与所述预设参考散斑图像中的散斑点进行匹配；
计算所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于所述预设参考面的高度。
所述根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度对所述待测散斑图像中的散斑点进行过滤，保留所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点；
将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积。
需要说明的是，所述固定编码表为由预先设定好的散斑带中的每个散斑点的编码组成的，所有斑点分布在四行上，每个斑点的编码代表其所在行号，以连续五个斑点作为最小匹配单元和编码表进行匹配，可唯一的确定待匹配斑点在编码表中的位置。
可以理解的是，本发明实施例提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其原理是散斑模组发射的长条状散斑带打在传送带表面，工业相机拍摄散斑图，此散斑图作为参考散斑图，当有待测包裹从传送带通过时，散斑会有一部分打在待测包裹上，通过工业相机拍摄散斑图片，经过图像算法提取散斑编码和各散斑点圆心，通过编码匹配算法和上述参考散斑图进行对比，计算出每个散斑点和参考散斑图中的对应点的横向偏移像素数，进而计算出该散斑点的高度，根据散斑点高度以及标准坐标系和相机坐标系的变换，求解散斑点在标准坐标系下的三维坐标，结合传送带运行速度，得到被测物体体积。
具体地，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
确定相机坐标系和标准坐标系的变换关系；
根据所述相机坐标系和标准坐标系的变换关系计算所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标；
根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积。
具体地，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积还包括在所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤前进行的：
判断待测包裹是否完全通过散斑区域，其中所述散斑区域为所述散斑模组发射出散斑带后形成的散斑区域；
若所述待测包裹未完全通过所述散斑区域，则返回获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像的步骤；
若所述待测包裹完全通过所述散斑区域，则执行所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤。
所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法还包括在所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码的步骤前进行的：
对所述待测散斑图像进行图像预处理。
可以理解的是，在对待测包裹进行测量计算前，需要对工业相机进行标定，其中如图8所示，相机内参标定只在相机出厂时进行一次标定，标准坐标系标定、标准高度标定、预计算步骤需要将相机安装到具体的测量现场后进行标定，且以后使用时只要安装位置、传送带位置等没发生改变，则只标定一次。
(1)相机内参标定
相机标定在机器视觉中非常重要，使用本发明实施例的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法进行测量的第一步需要标定工业相机的内部参数，标定方法是使用9*7棋盘格作为参照物，棋盘格每个格子的尺寸为40mm的正方形，如图9所示。
根据相机成像原理，图像坐标系和世界坐标系的变换关系为：
其中(u,v)为图像的像素坐标，Zc表示相机坐标系的坐标，(Xw,Yw,Zw)表示世界坐标，标定的过程就是通过图像算法提取棋盘格标定板的角点，得到棋盘格角点的像素坐标，以标定板平面为世界坐标系，根据棋盘格尺寸可计算每个角点的世界坐标，根据一系列已知对应关系的图像像素坐标对和世界坐标，建立约束方程，并通过解方程，确定变换矩阵，上式中
(2)标准坐标系标定
标准坐标系为进行测量时，被测物体所在的世界坐标系，所用工具依然是内参标定所使用的棋盘格，棋盘格平面为世界坐标系的xoy平面。计算包裹尺寸时，求出打在包裹上的斑点在世界坐标系下的坐标并进行拟合，由于需要根据传送带的运动确定每帧图像中斑点的y坐标，因此标准坐标系的标定，需要标准坐标系的x轴垂直于传送带运行方向，通过图像算法提取棋盘格角点，根据角点的像素坐标和世界坐标，求解相机和标准坐标系之间的变换关系，即外参矩阵
(3)参考散斑图
本发明实施例涉及的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，测量的核心思想是测量时拍摄被测物体的散斑图，提取照在物体上的斑点编码和斑点圆心位置，通过编码匹配，查找参考散斑图中与各点对应的斑点，与参考斑点相比，根据被测斑点的横向偏移，计算出对应的深度，因此需要提前记录参考散斑图中个斑点的位置和编码。为保证参考散斑图的完整，在激光照到的传送带表面铺上高反射率物体，比如白纸，拍摄清晰完整的散斑图作为参考散斑图，通过图像处理算法提取每个参考斑点编码，并计算各参考斑点的圆心坐标。
(4)标准高度标定
由于硬件安装造成的***误差，使用上述的测距公式所测高度与实际高度会有偏差，为减小***误差影响，使用已知高度的标准件，拍摄标准高度散斑图，使用图像处理算法提取照在标准件上的斑点圆心位置，结合参考散斑图中斑点圆心位置，利用上述公式求出标准件高度，实际高度与测量高度的比值作为高度系数，测量时使用测距公式求出的测量高度与高度系数相乘，即为实际高度，若标定正确，标准高度系数近似于1。
(5)测量
完成相机内参标定、标准坐标系标定、参考散斑图计算、标准高度标定后，可使用相机开始测量被测物体的长宽高信息，测量流程如图10所示，由于发明实施例涉及的是测量打在被测物体上的斑点横向的偏移量，因此测量拍照时只需要采集成像面中间部分，如图11所示。为避免没有包裹从传送带经过时的不必要的拍照，在传送带运动方向上与相机一定距离处安装光电开关，通过光电开关判断有无包裹通过，确定开始拍照和结束拍照的时机。
下面结合图10对本发明实施例提供的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法的具体工作过程进行详细描述。
a)当有包裹通过时，触发光电开关，工业相机开始以固定帧率连续拍照，采集待测散斑图；
b)对散斑图进行预处理；
c)提取图像中每个散斑点的圆心坐标，并根据圆心纵坐标确定每个散斑点的编码；
d)上一步提取的散斑编码和固定编码表对比，确定每个编码在固定编码表中的位置，结合参考散斑图中每个散斑点在固定编码表中的位置，将待测散斑图中的斑点和参考散斑图中的散斑点进行匹配；
e)根据前述三角测距原理，求出待测散斑图中每个斑点相对于参考面，即传送带表面的高度；
f)待测散斑图中有的斑点是激光打在传送带上的斑点，根据上一步中计算的点相对参考面的高度可以将打在传送带上的点过滤掉，只保留打在被测物体上的斑点；
g)标准坐标系标定步骤确定了相机坐标系和标准坐标系的变换关系，且标准坐标系的xoy平面与传送带平面重合，e中求得的斑点相对于传送带的高度为斑点在标准坐标系下的z坐标值，结合相机坐标系和标准坐标系的变换关系，可以求得斑点在标准坐标系下的三维坐标，由于需要根据传送带运动拟合被测物体体积，因此在上述求得的斑点三维坐标中，y坐标加上相对上一帧传送带的运动距离；
h)若被测物体还未完全通过散斑区域，则继续采集散斑图并重复上述测量步骤，若被测物体完全通过散斑区域，则根据所有打在被测物体上的斑点三维坐标，求解被测物体体积。
本发明实施例提供基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，相比现有技术中的线激光3D工业相机，散斑相机由于激光和相机的相对位置垂直于传送带运行方向，因此当被测物体间距较小时也不会存在遮挡问题。此外，相比于线激光相机将被测物体与传送带的高度差反应为图像中的激光线在垂直方向偏移，本发明实施例中的散斑相机将被测物体与传送带的高度差反应在图像中斑点横向的偏移，因此采集图像过程中只需采集很窄的区域，有利于提高图像采集帧率，缩短图像算法处理时间，实现高频测量。综上，本发明实施例所涉及的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，用于体积测量时，测量频率可达500Hz，检测物体体积范围1000mm*1000mm*2000mm(宽*高*长)，测量精度±5mm，可输出体积和原始点云图，除用于快递分拣行业，还可应用于铁路、仓储等行业。
作为本发明的另一实施例，提供一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置，其中，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令以执行前文所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法。
在本发明实施例中，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置具体可以为上位机。
作为本发明的另一实施例，提供一种基于散斑编码结构光的测量***，其中，包括：散斑模组、工业相机、传送装置和前文所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置，所述传送装置用于传送待测包裹，所述散斑模组和所述工业相机垂直于所述传送装置的运行方向设置，所述工业相机与所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置通信连接；
所述散斑模组能够向位于所述传送装置上的待测包裹上发射散斑带，并在所述待测包裹上形成待测散斑图像，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，；
所述工业相机用于采集所述待测散斑图像；
所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置用于根据所述待测散斑图像获取散斑编码，并处理计算得到待测包裹的体积。
本发明实施例提供的基于散斑编码结构光的测量***，采用了前文的基于散斑编码结构光的测量装置，通过散斑模组发出散斑带，并通过工业相机采集散斑带在待测包裹上形成的散斑图像，由于散斑带中的散斑点均对应具有表示相对位置的编码，因此，可以得到待测散斑图像的散斑编码，从而经过处理后可以得到待测包裹的体积，这种基于散斑编码结构光的包裹体积测量***能够解决现有技术中存在的包裹遮挡的问题，提供扫描帧率以及测量精度。
具体地，所述散斑模组包括激光发射器和激光衍射光学元件，所述激光衍射光学元件设置在所述激光发射器的发射口位置，所述激光发射器发射的结构光经过所述激光衍射光学元件后形成散斑带。
应当理解的是，在本发明实施例中，所述激光衍射光学元件具体可以将所述激光发射器发射出的结构光形成长条带状分布的散斑带，具体可以根据需求进行光刻得到，为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
在本发明实施例中，如图12所示，所述基于散斑编码结构光的测量***还包括反光镜和滤光片等，所述反光镜和所述滤光片具体可以根据需求选择设定的位置和方向，为本领域技术人员所熟知，此处不做限定。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，应用于基于散斑编码结构光的测量***，所述基于散斑编码结构光的测量***包括散斑模组和工业相机，所述散斑模组能够发射出散斑带，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，所述工业相机能够采集当待测包裹在传送装置上通过时所述散斑带在待测包裹上形成的待测散斑图像，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法包括：
获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像；
确定所述待测散斑图像对应的散斑编码；
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度；
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积。
2.根据权利要求1所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码，包括：
提取所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的圆心坐标确定所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码；
根据所述待测散斑图像中每个散斑点的散斑编码得到所述待测散斑图像对应的散斑编码。
3.根据权利要求2所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述将所述待测散斑图像对应的散斑编码与预设参考散斑图像对应的散斑编码进行比对，得到所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度，包括：
将所述待测散斑图像对应的散斑编码与固定编码表进行对比，确定所述待测散斑图像对应的每个散斑编码在所述固定编码表中的位置；
根据所述预设参考散斑图像中的每个散斑点在所述固定编码表中的位置，将所述待测散斑图像中的散斑点与所述预设参考散斑图像中的散斑点进行匹配；
计算所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于所述预设参考面的高度。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度并结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
根据所述待测散斑图像中的每个散斑点相对于预设参考面的高度对所述待测散斑图像中的散斑点进行过滤，保留所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点；
将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积。
5.根据权利要求4所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积，包括：
确定相机坐标系和标准坐标系的变换关系；
根据所述相机坐标系和标准坐标系的变换关系计算所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标；
根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积。
6.根据权利要求5所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述将所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点相对于预设参考面的高度结合运动拟合得到待测包裹的体积还包括在所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤前进行的：
判断待测包裹是否完全通过散斑区域，其中所述散斑区域为所述散斑模组发射出散斑带后形成的散斑区域；
若所述待测包裹未完全通过所述散斑区域，则返回获取所述工业相机采集的所述待测散斑图像的步骤；
若所述待测包裹完全通过所述散斑区域，则执行所述根据所述待测散斑图像中位于所述待测包裹上的散斑点在所述标准坐标系下的三维坐标计算待测包裹的体积的步骤。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法还包括在所述确定所述待测散斑图像对应的散斑编码的步骤前进行的：
对所述待测散斑图像进行图像预处理。
8.一种基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器和所述处理器通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令以执行权利要求1至7中任意一项所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法。
9.一种基于散斑编码结构光的测量***，其特征在于，包括：散斑模组、工业相机、传送装置和权利要求8所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置，所述传送装置用于传送待测包裹，所述散斑模组和所述工业相机垂直于所述传送装置的运行方向设置，所述工业相机与所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置通信连接；
所述散斑模组能够向位于所述传送装置上的待测包裹上发射散斑带，并在所述待测包裹上形成待测散斑图像，所述散斑带包括多个散斑点，每个散斑点具有表示相对位置的编码，；
所述工业相机用于采集所述待测散斑图像；
所述基于散斑编码结构光的包裹体积测量装置用于根据所述待测散斑图像获取散斑编码，并处理计算得到待测包裹的体积。
10.根据权利要求9所述的基于散斑编码结构光的包裹体积测量方法，其特征在于，所述散斑模组包括激光发射器和激光衍射光学元件，所述激光衍射光学元件设置在所述激光发射器的发射口位置，所述激光发射器发射的结构光经过所述激光衍射光学元件后形成散斑带。
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