一种基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111815704A(43)申请公布日2020.10.23(21)申请号202010684845.2(22)申请日2020.07.16(71)申请人中国农业机械化科学研究院地址100083北京市朝阳区德胜门外北沙滩一号(72)发明人李佳李博赵博牛康周利明吕程序(74)专利代理机构北京律诚同业知识产权代理有限公司11006代理人张燕华尚群(51)Int.Cl.G06T7/62(2017.01)G06T7/73(2017.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法(57)摘要一种基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，包括如下步骤：设置双目相机，以粮仓的谷堆为中心，在所述谷堆周围按三角形排布设置三个双目相机，所述双目相机的高度大于所述谷堆的高度，所述双目相机的视角完整覆盖所述谷堆，且所述谷堆位于所述双目相机的视场中心；采用三台上述双目相机采集的RGBD图像同时作为输入数据，分别进行所述谷堆的谷堆特征点检测、坐标系转换和距离计算；以及估计所述谷堆的几何形状，并利用预先建立的谷堆几何模型计算所述谷堆的体积。本发明可针对粮仓存储量进行预警，避免了人工测量和机械传感器测量的物理约束，改善了通用性差和灵活性低的不足，提高了测量效率，实现了收割机作业流量在线估计，避免了直接经济损失。CN111815704ACN111815704A权利要求书1/2页1.一种基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、设置双目相机，以粮仓的谷堆为中心，在所述谷堆周围按三角形排布设置三个双目相机，所述双目相机的高度大于所述谷堆的高度，所述双目相机的视角完整覆盖所述谷堆，且所述谷堆位于所述双目相机的视场中心；S200、采用三台上述双目相机采集的RGBD图像同时作为输入数据，分别进行所述谷堆的谷堆特征点检测、坐标系转换和距离计算；以及S300、估计所述谷堆的几何形状，并利用预先建立的谷堆几何模型计算所述谷堆的体积。2.如权利要求1所述的基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于，估计所述谷堆的几何形状为圆锥形，步骤S200进一步包括：S201、检测谷堆特征点，采用图像谷堆特征点检测方法，分别计算从三个所述双目相机获取的谷堆特征点s0,s1,s2,s3，s0为s1,s2连线的中点，并分别获取所述谷堆特征点s0,s1,s2,s3的图像坐标系下的谷堆特征点坐标{ui,vi},i＝0,1,2,3；S202、转换坐标系，将所述谷堆特征点坐标{ui,vi},i＝0,1,2,3分别从图像坐标系转换至相机坐标系，得到对应相机坐标系下坐标为{xi,yi,zi},i＝0,1,2,3；S203、计算距离，根据所述谷堆特征点在所述相机坐标系下的坐标和几何关系，分别计算三个所述双目相机视场下所述谷堆的底圆直径和高度，并得到最终谷堆底圆直径d和最终谷堆高度h。3.如权利要求2所述的基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于，步骤S203中，三个所述双目相机视场下所述谷堆的底圆直径分别为：对三个所述双目相机获得的所述谷堆的直径求平均值作为最终谷堆底圆直径d：求s0,s3的直线距离同理求得s1,s3，s2,s3的直线距离l1,l2计算得三个所述双目相机视场下所述谷堆的高度分别为：对三个所述谷堆的高度求平均值作为最终谷堆高度h:4.如权利要求3所述的基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于，步骤S300中，采用所述最终谷堆底圆半径R和最终谷堆高度h计算所述谷堆体积为：5.如权利要求2所述的基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于，估计所述2CN111815704A权利要求书2/2页谷堆的几何形状为矩形，步骤S200进一步包括：S201、检测谷堆特征点，采用图像谷堆特征点检测方法，分别计算从三个所述双目相机获取的谷堆特征点s1,s2,s3,s4，并分别获取所述谷堆特征点s1,s2,s3,s4的图像坐标系下的谷堆特征点坐标{ui,vi},i＝1,2,3,4；S202、转换坐标系，将所述谷堆特征点坐标{ui,vi},i＝1,2,3,4分别从图像坐标系转换至相机坐标系，得到对应相机坐标系下坐标为{xi,yi,zi},i＝1,2,3,4；S203、计算距离，根据所述谷堆特征点在所述相机坐标系下的坐标和几何关系，分别计算所述矩形的每个边长的平均值ds1s2,ds2s3,ds2s4。6.如权利要求5所述的基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于，步骤S300中，采用所述每个边长的平均值ds1s2,ds2s3,ds2s4计算所述谷堆体积为：V＝ds1s2ds2s3ds2s4。7.如权利要求2所述的基于双目相机的粮仓谷堆体积测算方法，其特征在于