用于对象包装的对象三维尺寸估测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关一种影像式对象三维尺寸估测系统及方法，特别是一种快速取得该对象占据三维空间的尺寸大小，同时提供自我校正功能的系统与方法。
【背景技术】
[0002]传统上对于货运、行李等尺寸大小信息统整时，大多通过人工操作方式，依据各自所定义的标准作业流程，依序以人工方式针对物品的尺寸大小进行测量，最后记录成相关的电子数据，用以提供后续物流作业使用。而通过人工操作方式取得相关对象特征信息，必须消耗大量的人力与工时，造成业务成本的负担，如何建构一自动操作系统其可取得对象三维尺寸信息及其他外观特征信息以应用于运输、物流、仓储业等是不可或缺的系统需求。
[0003]在习知技术中，对象尺寸大小测量方法则可分为雷射、热像以及影像等多种方式，而有些习知技术系利用计算机视觉技术进行影像分析，进而取得对象大小的方法，例如US20130188042A1，其通过多角度视频信息重建物体在空间中的位置信息，进而取得对象尺寸大小。另外，例如US20120224052A1揭露在手持装置上利用该装置的摄影机构取得对象影像信息，同时提供比例尺以及空间深度信息，进而将可以估测出所欲解析的对象大小。再者，例如US20120120198A1通过建构影像与空间关系模型，针对影像中的对象建构出空间模型信息，进而取得该对象的详细空间信息以达到测量效果。但是现有的习知技术借由影像分析取得影像中对象信息，同时必须配合用户所提供的空间比例对应信息以汇整出影像中对象在实际世界里的对象尺寸大小信息，皆须通过人工方式点选影像位置，借此标记比例尺影像位置信息，同时输入该位置相对于真实世界的位置信息或是比例尺信息，以便利测量算法根据该等信息以计算出对象的尺寸大小。
[0004]然而，以人工方式设定测量比例尺，虽然用户得以自行在影像中任意选择环境比例尺所使用的标地点，同时依此设定比例尺信息(指定标地点距的距离数据)，但却无法快速且准确地提供算法所需或是算法认定具有特征意义的对象角落成像于影像中的像素位置。通过使用者设定的比例尺，在参考点的选择上，虽然得以让使用者任意点选使用者认定的或已知空间关系的位置，但所设定的像素位置与算法所侦测出的位置大多有些差异，但使用者并未能够有效的依这些误差量，修正相对所需更改的比例尺参考信息，导致最终测量结果有一定误差存在。
[0005]此外，在对象尺寸大小测量方法上，传统方法大都通过侦测对象在影像中的位置，在依据侦测出的信息与用户设定的比例尺信息，建构出对象的三维模型，再依据模型信息推导出对象大小信息。虽然这样可以精确的获得各测量对象精准的三维模型，但却需要可观的运算量以及复杂的算法才能获得这些结果。也因此这类方法在实际应用上有一定的困难度，特别在实时需求上不易达成。而考虑运输、物流、仓储业所需的结果并不需要精确的对象三维模型,仅需对象占据空间的尺寸大小。
【发明内容】
[0006]本发明的一目的是提供一种快速取得对象占据三维空间尺寸大小的信息以应用在仅需对象占据空间的尺寸大小而不需要精确对象三维尺寸的情境，例如运输、物流、仓储业的物品包装或储存空间的配置。
[0007]因此，本发明提出一种用于对象包装的对象三维尺寸估测系统与方法，其既可快速取得对象占据三维空间的尺寸大小，同时提供自我校正功能以避免人工操作上的差异，导致测量结果的误差。本发明所提出的对象占据三维空间或是对象三维尺寸的估测方法，不同于传统方法上大多依据侦测出的对象与用户设定的比例尺以建构对象的三维模型，再依据模型信息推导出对象大小信息。本发明利用测量一已知尺寸大小的校正参考物的成像于测量环境而取得空间比例尺信息，然后运用算法得以在虚拟图像三维空间中，建构一任意大小旋转角度虚拟长方体空间，再借由图像处理技术侦测出对象成像于影像中的像素位置，结合虚拟长方体空间与对象成像位置，得以估测出对象所占据的空间大小。
[0008]本发明的另一目的是提供一种具有自我校正功能的对象三维尺寸估测系统及方法，在测量环境中，通过测量一已知尺寸大小的长方体物品，在此称此物品为校正参考物，利用校正参考物的成像于测量环境而取得空间比例尺信息以作为后续估测的校正比例尺，其可快速且准确地提供估测算法所需具有特征意义的对象成像于影像中的像素位置。借此避免人工操作上的差异所致测量结果的误差。
[0009]本发明是一种具自我校正功能并可用于对象包装的对象三维尺寸估测系统，至少包含一影像采集单元，用以采集测量环境以及对象的影像信息；一比例尺校正单元，用以利用一已知长宽高尺寸的参考物的成像于测量环境而取得空间比例尺信息以校正比例尺；以及一对象尺寸估测单元，用以接收该影像采集单元所提供的一待测对象影像信息，以侦测该待测对象在测量环境中的位置，并根据该比例尺校正单元校正后的比例尺，以估测该待测对象所占据空间的尺寸大小。上述的参考物可为一不具形变特性的刚体，且其外型为一任意大小的长方体，亦可为一特定边长的正方体。
[0010]本发明所提出的对象占据三维空间或是对象三维尺寸的估测方法，不同于传统方法上大多依据侦测出的对象与用户设定的比例尺以建构对象的三维模型，再依据模型信息推导出对象大小信息。本发明利用测量一已知尺寸大小的校正参考物的成像于测量环境而取得空间比例尺信息，然后运用算法得以在虚拟图像三维空间中，建构一任意大小旋转角度虚拟长方体空间，再借由图像处理技术侦测出对象成像于影像中的像素位置，套合虚拟长方体空间与对象成像位置，得以估测出对象所占据的空间大小。
[0011]在本发明的一方面，对象三维尺寸估测系统可建构于于一计算机或一手持式行动装置；本发明的对象三维尺寸估测系统更可包含一运算处理器，用以处理所有图像处理以及空间转换所需的运算需求；一用户操作接口，让用户得以通过用户操作接口设定特定信息；以及一显示设备，用以显示使用操作接口的信息与得知测量结果。其中，需要校正参考对象的长宽高成像于影像中三维分布状况而取得空间比例尺信息，借此得以校正比例尺。因此，用户操作接口及显示设备可提供用户便利设定校正参考物的长宽高信息与得知测量结果。另外，本发明的对象三维尺寸估测系统亦可整合数据库，令系统得以汇整对象特征信息，其中包含了通过影像分析取得对象尺寸大小，借此同时获得对象影像、尺寸大小及其他信息。这些纪录得以提供后续商务系统进行成本分析、对象状态追踪比对等应用。
【附图说明】
[0012]图1为本发明应用于影像式对象包装估测系统的示意图；
[0013]图2为本发明对象三维尺寸估测系统的功能架构示意图；
[0014]图3为代表校正参考物投影于虚拟测量环境模型的示意图；
[0015]图4为尺寸大小不同于校正参考物的待测物的示意图；
[0016]图5为反投影模型的参数调整的示意图；
[0017]图6为