CN113108757B - 一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务器以及可读存储介质 - Google Patents

一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务器以及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及测量技术领域，公开了一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务器以及可读存储介质，通过在车头后方安装旋转组件、升降杆组件以及激光测距仪和摄像头，并且将其与一个控制器连接，控制器中设置测高方法，激光测距仪上升过程中水平测距，并通过旋转组件从一个方向（0度）旋转至180度，并在次过程中利用用户终端或者***判断是否为车载货物，进而利用升降杆组件带动激光测距仪上升至与车载货物等高位置，则车辆装在货物后的总高度根据车头最高高度和激光测距仪开始测距后的上升高度之和即为车辆装在货物后的总高度。与现有技术相比，本发明测量方法简单有效，结构简单，可随车身携带，实用性强。

Description

一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务 器以及可读存储介质
技术领域
本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务器以及可读存储介质。
背景技术
中大型车辆在装载货物时，车辆高度会随着装载货物的变化而变化，而在现实中司机无法及时掌握车辆高度的变化，会导致车辆在装载货物后无法通过限高路段，或在车辆通过后对交通设施造成破坏，影响交通秩序的正常运行。
目前车辆测高仍以人工测量为主，其存在的问题是：1、测量的准确度及违规操作难以控制。2、自动化程度低，不能满足机动车辆管理部门对机动化车辆实施信息化管理的发展需求。3、成本较高，并且误差较大，时效性较差。而相关的测高电子设备成本较高，且其可移动性低。
尤其对于装载货物时货物高出车身时，如何准确测量车载货物的最高高度，通过人工测量不太实际，有的装载货物可能位于车辆中间位置，测量人员无法准确测量，只能通过简单目测或者利用特定设备进行测量，但是传统的测高设备不能随车辆携带，当车载货物随时需要测量高度时，无法随时测量，这就会对交通设施造成破坏，影响交通秩序的正常运行。
为此，亟需一种结构简单，测量准确并且可便于车辆携带的测高装置。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务器以及可读存储介质，通过升降杆组件控制激光测距仪高度，通过激光测距仪测量与物体之间的距离，激光测距仪的高度即为车辆最高高度，其采用单目激光测量，成本低，且可准确的完成车辆高度的测量，实用性强。
技术方案：本发明提供了一种基于单目激光摄像的测高装置，包括旋转激光摄像测距装置和装置箱，所述装置箱设置于靠近车身的车头一端，所述旋转激光摄像测距装置设置于所述装置箱内，其包括激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件，所述激光测距仪与摄像头均设置于升降杆组件顶端，所述旋转组件与所述升降杆组件连接，用于控制升降杆组件升降的同时旋转；所述装置箱内还设置有供电装置，其由车载供电装置供电；该装置箱内还设置有控制器，所述控制器分别与所述激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件线路连接，所述控制器与用户终端连接；所述摄像头用于传输当前测量物体的图像；所述激光测距仪用于测量其与物体之间的水平距离。
进一步地，所述装置箱上表面还设置有开合门，所述旋转激光摄像测距装置在不工作的情况下设置于装置箱的开合门内。
本发明还公开了一种基于上述基于单目激光摄像的测高装置的测高方法，包括如下步骤：
获取待测车辆参数信息；
控制升降杆组件缓慢上升，所述激光测距仪正对后方的车身方向，直至激光测距仪的激光可水平射出，开始测距；
控制旋转组件向左或者向右旋转90度，使激光测距仪的激光与车身平行，并从当前位置(0度)旋转至180度；
根据激光测距仪水平测距判断测到的物体是否在车身范围内；
若物体水平距离在车身范围内，控制激光测距仪继续垂直上升至该物体所在最高高度并控制旋转组件继续旋转；
若物体水平距离超出车身范围，则控制开启摄像头，将图像传输至用户终端，用户判断当前摄像头传输过来的图像是否为车载货物；
若是车载货物，则控制激光测距仪继续垂直上升至该物体所在最高高度并控制旋转组件继续旋转；若不是车载货物，激光测距仪则继续旋转，直至激光测距仪旋转180度后停止。
优选地，计算车辆的总高度，其函数为：
Hmax＝h+∑Δh+∑Δδ
其中，参数Hmax为***所测量车辆的总高度；h表示车辆自身高度，以车头距地面高度最高处为基准；∑Δh表示车辆在每次激光测距仪上升高度和的叠加总量；∑Δδ表示每次高度误差的总和，θ表示激光所扫射角度；LA、LB分别表示车辆长度、宽度；
Figure BDA0002972830790000021
表示激光点距离后方装载货箱的垂直距离；
考虑激光扫射范围内不同角度所对应的上升高度，对扫射角度θ的不同范围进行分类：
1)第一种情况：当
Figure BDA0002972830790000022
则Δh1＝0；
2)第二种情况：当
Figure BDA0002972830790000031
2.1)如果
Figure BDA0002972830790000032
则Δh2＝0，其中，S为激光测距仪测得的物体的水平距离，Δh2＝0表示升降杆组件不升降；
2.2)如果
Figure BDA0002972830790000033
则Δh2一直增大，直到
Figure BDA0002972830790000034
可以得到Δh2，该Δh2表示该种情况下，激光测距仪测得的车载物体最高高度与车身高度之差；
3)第三种情况：当
Figure BDA0002972830790000035
3.1)如果
Figure BDA0002972830790000036
则Δh3＝0；
3.2)如果
Figure BDA0002972830790000037
则Δh3一直增大，直到
Figure BDA0002972830790000038
可以得到Δh3，该Δh3表示该种情况下，激光测距仪测得的车载物体最高高度与车身高度之差；
4)第四种情况：当
Figure BDA0002972830790000039
4.1)如果
Figure BDA00029728307900000310
则Δh4＝0；
4.2)如果
Figure BDA00029728307900000311
则Δh4一直增大，直到
Figure BDA00029728307900000312
可以得到Δh4；
5)第五种情况：当
Figure BDA00029728307900000313
则Δh5＝0。
本发明还公开了一种基于上述基于单目激光摄像的测高装置的测高***，所述测高***设置于所述控制器中，具体包括：
第一获取模块，用于获取车辆参数信息；
第一执行模块，用于控制升降杆组件缓慢上升；
第一判断模块，用于判断激光测距仪的激光是否可水平射出；
第二执行模块，用于控制旋转组件向左或者向右旋转90度；
第三执行模块，用于控制旋转组件从0度旋转至180度；
第二判断模块，用于判断测到的物体水平距离是否在车身范围内；
第四执行模块，用于控制激光测距仪继续垂直上升至物体所在最高高度；
第五执行模块，用于控制开启摄像头；
第一传输模块，用于将摄像头的图像传输至用户终端；
第三判断模块，用于用户判断当前摄像头传输过来的图像是否为车载货物。
优选地，还包括运算模块，用于计算车辆的总高度。
优选地，所述车辆参数信息包括激光测距仪安装的垂直高度、车身的长度与宽度。
本发明还公开了一种测高***服务器，包括：
处理器；
存储器，用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：如上述基于单目激光摄像的测高装置的测高方法的步骤。
本发明还公开了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由服务器的处理器执行时，使得服务器能够执行如上述基于单目激光摄像的测高装置的测高方法。
有益效果：
1、本发明测高装置通过直接固定在车头后方的旋转激光摄像测距装置进行测高，利用升降杆组件带动激光测距仪升降至车载货物最高位置，同时利用旋转组件使升降杆组件带动激光测距仪实现180度旋转，将车身以及车身周围的物体全部扫描到，并判断扫描到的物体是否为车载货物进行升降杆组件升降，直到升降至车载货物的最高高度。其扫描范围广，不存在漏扫描情况，而且测量准确，根据升降杆组件升降高度以及车身自身高度即可得到车载货物的最高高度，测量方法简单有效，结构简单，可随车身携带，实用性强。
2、本发明通过在控制器中设置测高方法，在激光测距仪旋转扫描过程中，直接根据控制器中设置的方法步骤工作，控制简单，并且直接180度中根据已有的5种情况计算升降杆组件升降高度。
3、本发明还设置用户终端，在激光测距仪扫描过程中可能扫描到非车载货物，在激光测距仪上装有摄像机，有效获取信息，避免因障碍物导致测高产生的误差，通过用户终端选择是否为车载货物更加人性化，准确度更高，操作员只需要判断图像中制定的货物是否为车载货物即可，比机器识别更加可控。
4、本发明将旋转激光摄像测距装置设置在装置箱中，通过开合门打开和关闭，这样当不需要使用测高装置时，通过升降杆组件将激光测距仪以及摄像头等伸缩进装置箱中，利用开合门关闭，保护旋转激光摄像测距装置不受外在因素破坏。
附图说明
图1为本发明车载测高装置侧视图；
图2为本发明车载测高装置俯视图；
图3为本发明旋转激光摄像测距装置整体结构示意图；
图4为本发明旋转激光摄像测距装置由0度旋转至180度过程中第一种情况下激光测距仪扫描范围示意图；
图5为本发明旋转激光摄像测距装置由0度旋转至180度过程中第二种情况下激光测距仪扫描范围示意图；
图6为本发明旋转激光摄像测距装置由0度旋转至180度过程中第三种情况下激光测距仪扫描范围示意图；
图7为本发明旋转激光摄像测距装置由0度旋转至180度过程中第四种情况下激光测距仪扫描范围示意图；
图8为本发明旋转激光摄像测距装置由0度旋转至180度过程中第五种情况下激光测距仪扫描范围示意图；
图9为本发明测高方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明公开了一种基于单目激光摄像的测高装置，包括旋转激光摄像测距装置和装置箱，装置箱设置于靠近车身的车头一端，旋转激光摄像测距装置通过紧固件或者焊接方式固定于装置箱内。该旋转激光摄像测距装置包括激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件，激光测距仪与摄像头均设置于升降杆组件顶端，旋转组件与升降杆组件连接，用于控制升降杆组件升降的同时旋转。本实施方式中，激光测距仪使用的是迈测S2，可从市面上购买到，其具体工作原理，此处不做赘述。
本实施方式中，旋转组件为自动旋转，比如可通过驱动电机驱动齿轮带动升降杆组件转动，升降杆组件可以是市面上常见的电动升降杆，其可以自动升降。在装置箱内还设置有供电装置，其由车载供电装置供电，可以通过在装置箱表面设置电源插头实现供电。该装置箱内还设置有控制器，控制器分别与激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件线路连接，控制器与用户终端连接；摄像头用于传输当前测量物体的图像；激光测距仪用于测量其与物体之间的水平距离。
在装置箱上表面还设置有开合门，旋转激光摄像测距装置在不工作的情况下设置于装置箱的开合门内，当需要工作时，通过打开开合门后启动升降杆组件，带动激光测距仪和摄像头上升。参见附图1，装置箱以及旋转激光摄像测距装置安装在车头后方，此时升降杆组件上升，实现激光测距仪和摄像头上升，直至上升至漏出开合门为止，此时激光测距仪的激光可以水平射出，此时开始测距。控制激光测距仪旋转90度，可以是向左旋转90度或者向右旋转90度，参见附图2。下面以附图2中的视角激光从最上端旋转至最下端为例进行说明。
控制器分别与激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件线路连接，控制器与用户终端连接，控制器用于控制激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件工作，其内分别包括第一获取模块，用于获取车辆参数信息；第一执行模块，用于控制升降杆组件缓慢上升；第一判断模块，用于判断激光测距仪的激光是否可水平射出；第二执行模块，用于控制旋转组件向左或者向右旋转90度；第三执行模块，用于控制旋转组件从0度旋转至180度；第二判断模块，用于判断测到的物体水平距离是否在车身范围内；第四执行模块，用于控制激光测距仪继续垂直上升至物体所在最高高度；第五执行模块，用于控制开启摄像头；第一传输模块，用于将摄像头的图像传输至用户终端；第三判断模块，用于用户判断当前摄像头传输过来的图像是否为车载货物。还包括运算模块，用于计算测量车辆的总高度。
测高方法包括如下步骤：
首先，第一获取模块获取车辆参数信息，其主要包括激光测距仪安装的垂直高度、车身的长度与宽度。
第一执行模块控制升降杆组件缓慢上升，激光测距仪正对后方的车身方向，第一判断模块判断激光测距仪的激光是否可以水平射出，如可以水平射出，第二执行模块控制旋转组件向右旋转90度，使激光测距仪的激光与车身平行。第三执行模块控制旋转组件并从当前位置(0度)向左旋转至180度。
第二判断模块根据激光测距仪水平测距判断测到的物体是否在车身范围内。
若物体水平距离在车身范围内，第四执行模块控制升降组件上升，激光测距仪继续垂直上升至该物体所在最高高度，同时第三执行模块控制旋转组件继续旋转。
若物体水平距离超出车辆范围，则第五执行模块控制开启摄像头，将图像通过第一传输模块传输至至用户终端，用户判断当前摄像头传输过来的图像是否为车载货物，并通过第三判断模块给出判断结果。
若是车载货物，则第四执行模块控制升降组件带动激光测距仪继续垂直上升至该物体所在最高高度并第三执行模块控制旋转组件继续旋转；若不是车载货物，第三执行模块控制旋转组件带动激光测距仪则继续旋转，直至激光测距仪旋转180度后停止。
最后控制器通过运算模块计算测量车辆的总高度，其计算函数为：
Hmax＝h+∑Δh+∑Δδ
其中，参数Hmax为***所测量车辆的总高度；h表示车辆自身高度，以车头距地面高度最高处为基准；∑Δh表示车辆在每次激光测距仪上升高度和的叠加总量；∑Δδ表示每次高度误差的总和，θ表示激光所扫射角度；LA、LB分别表示车辆长度、宽度；
Figure BDA0002972830790000071
表示激光点距离后方装载货箱的垂直距离。
考虑激光扫射范围内不同角度所对应的上升高度，对扫射角度θ的不同范围进行分类：
1)第一种情况，参见附图4：当激光扫描范围在车头与车身之间的上方时，即激光扫描从0度向左旋转直到扫描到车身的一个角时，即图4中阴影部分，
Figure BDA0002972830790000072
此时，测量到的物体均超过了车身范围，均不是车载货物，所以升降杆组件不需要上升，则Δh1＝0。
2)第二种情况，参见附图5：当激光扫描范围在车身第一个角至后方的一个角时，即图5中阴影部分，
Figure BDA0002972830790000073
此时又分为两种判断情况：
2.1)如果
Figure BDA0002972830790000074
此时测得的物体的水平距离均大于车身范围，可以判断为非车载货物，则Δh2＝0，其中，S为激光测距仪测得的物体的水平距离，Δh2＝0表示升降杆组件不升降。
2.2)如果
Figure BDA0002972830790000075
此时测得的物体的水平距离均小于车身范围，可以判断为车载货物，则Δh2一直增大，直到
Figure BDA0002972830790000076
可以得到Δh2，该Δh2表示该种情况下，激光测距仪测得的车载物体最高高度与车身高度之差。
3)第三种情况，参见附图6：当激光扫描范围在车身后方第一个角至后方第二个角时，即图6中阴影部分，当
Figure BDA0002972830790000081
3.1)如果
Figure BDA0002972830790000082
则Δh3＝0。
3.2)如果
Figure BDA0002972830790000083
则Δh3一直增大，直到
Figure BDA0002972830790000084
可以得到Δh3，该Δh3表示该种情况下，激光测距仪测得的车载物体最高高度与车身高度之差。
4)第四种情况参见附图7：即激光扫描范围在图7中的阴影部分，
Figure BDA0002972830790000085
4.1)如果
Figure BDA0002972830790000086
则Δh4＝0。
4.2)如果
Figure BDA0002972830790000087
则Δh4一直增大，直到
Figure BDA0002972830790000088
可以得到Δh4。
5)第五种情况，参见附图8：即激光扫描范围在图7中的阴影部分，
Figure BDA0002972830790000089
最终根据激光测距仪随升降杆组件上升的高度∑Δh以及车辆自身高度得出车载货物的最高高度。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于单目激光摄像测高装置的测高方法，其特征在于，基于单目激光摄像测高装置包括旋转激光摄像测距装置和装置箱，所述装置箱设置于靠近车身的车头一端，所述旋转激光摄像测距装置设置于所述装置箱内，其包括激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件，所述激光测距仪与摄像头均设置于升降杆组件顶端，所述旋转组件与所述升降杆组件连接，用于控制升降杆组件的旋转；所述装置箱内还设置有供电装置，其由车载供电装置供电；该装置箱内还设置有控制器，所述控制器分别与所述激光测距仪、摄像头、旋转组件、升降杆组件线路连接，所述控制器与用户终端连接；所述摄像头用于传输当前测量物体的图像；所述激光测距仪用于测量其与物体之间的水平距离；所述测高方法包括如下步骤：
获取待测车辆参数信息；
控制升降杆组件缓慢上升，所述激光测距仪正对后方的车身方向，直至激光测距仪的激光可水平射出，开始测距；
控制旋转组件向左或者向右旋转90度，使激光测距仪的激光与车身平行，并从当前位置即0度旋转至180度；
根据激光测距仪水平测距判断测到的物体是否在车身范围内；
若物体水平距离在车身范围内，控制激光测距仪继续垂直上升至该物体所在最高高度并控制旋转组件继续旋转；
若物体水平距离超出车身范围，则控制开启摄像头，将图像传输至用户终端，用户判断当前摄像头传输过来的图像是否为车载货物；
若是车载货物，则控制激光测距仪继续垂直上升至该物体所在最高高度并控制旋转组件继续旋转；若不是车载货物，激光测距仪则继续旋转，直至激光测距仪旋转180度后停止；
计算测量车辆的总高度，其函数为：
Hmax＝h+∑Δh+∑Δδ
其中，参数Hmax为***所测量车辆装载货物后的总高度；h表示车身自身高度，以车头距地面高度最高处为基准；∑Δh表示车辆在每次激光测距仪上升高度和的叠加总量；∑Δδ表示每次高度误差的总和，可忽略不计；θ表示激光所扫射角度；LA、LB分别表示车辆长度、宽度；
Figure FDA0003781361120000021
表示激光点距离后方装载货箱的垂直距离；
考虑激光扫射范围内不同角度所对应的上升高度，对扫射角度θ的不同范围进行分类：
1)第一种情况：当
Figure FDA0003781361120000022
则Δh1＝0；
2)第二种情况：当
Figure FDA0003781361120000023
2.1)如果
Figure FDA0003781361120000024
则Δh2＝0，其中，S为激光测距仪测得的物体的水平距离，Δh2＝0表示升降杆组件不升降；
2.2)如果
Figure FDA0003781361120000025
则Δh2一直增大，直到
Figure FDA0003781361120000026
可以得到Δh2，该Δh2表示该种情况下，激光测距仪测得的车载物体最高高度与车身高度之差；
3)第三种情况：当
Figure FDA0003781361120000027
3.1)如果
Figure FDA0003781361120000028
则Δh3＝0；
3.2)如果
Figure FDA0003781361120000029
则Δh3一直增大，直到
Figure FDA00037813611200000210
可以得到Δh3，该Δh3表示该种情况下，激光测距仪测得的车载物体最高高度与车身高度之差；
4)第四种情况：当
Figure FDA00037813611200000211
4.1)如果
Figure FDA00037813611200000212
则Δh4＝0；
4.2)如果
Figure FDA00037813611200000213
则Δh4一直增大，直到
Figure FDA00037813611200000214
可以得到Δh4；
5)第五种情况：当
Figure FDA0003781361120000031
则Δh5＝0。
2.根据权利要求1所述的基于单目激光摄像测高装置的测高方法，其特征在于，所述装置箱上表面还设置有开合门，所述旋转激光摄像测距装置在不工作的情况下设置于装置箱的开合门内。
3.一种基于权利要求1或2所述的基于单目激光摄像测高装置的测高方法的测高***，其特征在于，所述测高***设置于所述控制器中，具体包括：
第一获取模块，用于获取车辆参数信息；
第一执行模块，用于控制升降杆组件缓慢上升；
第一判断模块，用于判断激光测距仪的激光是否可水平射出；
第二执行模块，用于控制旋转组件向左或者向右旋转90度；
第三执行模块，用于控制旋转组件从0度旋转至180度；
第二判断模块，用于判断测到的物体水平距离是否在车身范围内；
第四执行模块，用于控制激光测距仪继续垂直上升至物体所在最高高度；
第五执行模块，用于控制开启摄像头；
第一传输模块，用于将摄像头的图像传输至用户终端；
第三判断模块，用于用户判断当前摄像头传输过来的图像是否为车载货物。
4.根据权利要求3所述的测高***，其特征在于，还包括运算模块，用于计算测量车辆的总高度。
5.根据权利要求3所述的测高***，其特征在于，所述车辆参数信息包括激光测距仪安装的垂直高度、车身的长度与宽度。
6.一种测高***服务器，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行如权利要求1所述的基于单目激光摄像测高装置的测高方法的步骤。
7.一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由服务器的处理器执行时，使得服务器能够执行如权利要求1所述的基于单目激光摄像测高装置的测高方法。
CN202110267536.XA 2021-03-12 2021-03-12 一种基于单目激光摄像测高装置、测高方法、测高***、服务器以及可读存储介质 Active CN113108757B (zh)

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Assignee: Huai'an Municipal Design and Research Institute Co.,Ltd.

Assignor: HUAIYIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023980044964

Denomination of invention: A monocular laser camera based height measurement device, height measurement method, height measurement system, server, and readable storage medium

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License type: Common License

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