一种物体尺寸估算系统及方法、仓库容量估算系统及方法与流程

本发明涉及计量领域，尤其涉及一种物体尺寸估算系统及方法、仓库容量估算系统及方法、计算机可读存储介质。

背景技术：

物体尺寸的确定可应用于国民经济的多个领域和日常生活中的方方面面，比如说，货物运输装船，食物放入冰箱中，多个场景中均需要对物体的尺寸有一个估算。常见的物体尺寸计量方法包括目测，即肉眼观察，主要应用于生活中物体尺寸的估算精确度要求低的场景；更常见和普遍的方法是测量，即用一定的计量工具进行计量，比如量尺、卷尺、游标卡尺等等，这样计量获得的物体尺寸一般较为准确，可满足大多数场景的应用，对于特殊场景下的使用则可以采用特殊的计量工具进行计量，从而获得精度更高的尺寸数据。

但是使用计量工具进行测量的物体尺寸的方式需要人工依次对物体进行测量，因此需要大量的时间和人力。现有技术中为了节省时间、人力和成本，在诸如货物入库场景下，在工作距离小于两米的情况下，特别是针对体积较小的物体，目前主流的是利用3d扫描仪或者3d相机；3d相机或者3d扫描仪还常用于电子元器件的检测等；但是，这样场景下使用3d相机和3d扫描仪因为相机和扫描仪本身的特性，会受限于工作距离，因此，对于诸如大宗物体的尺寸估算，或者工作距离较远的物体尺寸估算效果不好，因此，目前对于大宗物体或者工作距离较远的物体尺寸估算仍然采用人工测量的方式。但人工测量的方式时间、人力成本高，自动化程度低，效率也低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种物体尺寸估算系统及方法、仓库容量估算系统及方法、计算机可读存储介质，以解决现有技术中存在的人工测量物体尺寸的方法成本高、效率低的问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种物体尺寸估算系统，包括：

待测物体；

物体承载装置，所述物体承载装置用于承载所述待测货物；

第一支架，所述第一支架上设置有用于拍摄深度图像和色彩图像的拍摄装置；

估算模块，所述估算模块用于估算所述待测物体的尺寸。

进一步地，还包括参照装置，所述参照装置用于提供方向参照和/或尺寸参照。

进一步地，所述第一支架为龙门架；所述拍摄装置包括深度相机和rgb相机；所述深度相机和所述rgb相机设置在所述龙门架的横梁上。

进一步地，所述参照装置为搬运待测物体的物体承载装置本体的任一部分。

本发明还提供了一种物体尺寸估算方法，包括上述的物体尺寸估算系统，还包括：获取深度图像和色彩图像；

确定成像范围；

估算所述待测物体的尺寸。

进一步地，所述拍摄装置实时拍摄图像，包括：

所述物体承载装置装载所述待测物体从所述第一支架下方经过。

进一步地，所述确定成像范围包括：

采用形态学变换以及图像投影积分的方法，并且配合连通域算法确定成像范围。

进一步地，所述确定成像范围与所述估算所述待测物体的尺寸之间还包括：

对成像进行转正。

进一步地，所述对物体进行转正包括：

根据所述物体承载装置或者所述参照装置计算出夹角，利用夹角对所述成像进行转正。

进一步地，所述夹角通过以下方法确定：

采用pca，最小外接矩形，以及ransac拟合，计算出夹角。

进一步地，在所述获取深度图像和色彩图像之前，还包括：

判断所述物体承载装置上是否放置有所述待测物体。

本发明还提供了一种计算机存储可读介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机存储可读介质被处理器读取时执行如上文一项所述的物体尺寸估算方法。

本发明还提供了一种仓库容量估算系统，包括上述任一项所述的物体尺寸估算系统，还包括：

后台服务器，所述后台服务器与所述估算模块通信，实时获取所述待测物体的尺寸，并估算仓库剩余容量；

调度系统，所述调度系统调度所述物体承载装置搬运所述待测物体，所述调度系统与所述后台服务器连接。

本发明还提供了一种仓库容量估算方法，包括所述的仓库容量估算系统，还包括：

所述调度系统获取所述后台服务器发送的所述仓库剩余容量，调度所述物体承载装置搬运货物入库；

若所述仓库剩余容量小于阈值，则停止入库；或者，若所述仓库剩余容量小于当前所述待测物体的尺寸，则停止入库。

本发明的有益效果：

本发明所述物体尺寸估算系统通过设置了拍摄装置获取深度信息与信息，从而能够确认是否存在物体以及确认物体存在的范围，进而估算出货物的尺寸；无需人工测量物体尺寸，可自动化计算物体尺寸，成本低，效率高。

所述物体尺寸估算方法包括所述系统，具有所述系统对应的有益效果，且，计算方式简单，计算结果准确，普适性好，效率高。

本发明所述仓库容量估算系统和方法通过在入库前进行自动话的容量估算，可提高仓库效率，节省成本。

附图说明

图1是本发明第一实施例所述系统的结构示意图；

图2是本发明第二实施例所述系统的结构示意图；

图3是本发明第三实施例所述方法的步骤示意图；

图4是本发明第三实施例所述拍摄的图像需要转正的情况示意图；

图5是本发明第三实施例所述宽度计算原理示意图；

图6是本发明第三实施例所述长度计算原理示意图；

图7是本发明第四实施例所述高度计算原理示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

第一实施例

参考图1，本实施例提供了一种物体尺寸估算系统。

所述物体尺寸估算系统包括：待测物体1、第一支架2、拍摄装置3、物体承载装置4和估算模块(图中未示出)。

所述待测物体1即需要估算尺寸的物体。

所述物体承载装置4用于承载所述待测物体1；本实施例中，所述物体承载装置4为一agv车，即自动导引车。

所述第一支架2上设置有用于拍摄深度图像与色彩图像的拍摄装置3；本实施例中，所述第一支架2为龙门架，所述拍摄装置3包括深度相机和rgb相机，所述深度相机和所述rgb相机设置在所述龙门架的横梁上；所述深度相机和所述rgb相机为两个单独独立的相机。

该系统的工作流程为：所述agv车作为所述物体承载装置4会将所述待测物体1运输到所述第一支架2特定位置停下，所述拍摄装置3拍摄图像，所述估算模块获取所述拍摄装置3拍摄的图像，并根据所述估算模块内的算法估算所述待测物体1的尺寸；所述特定位置可以根据实际情况进行设置，一般而言，只要是所述拍摄装置3能够拍摄后获取到清楚图像的位置即可。

第二实施例

参考图2，所述物体尺寸估算系统包括：待测物体1、第一支架2、拍摄装置3、物体承载装置4、估算模块(图中未示出)和参照装置5。

所述参照装置5用于提供方向参照和/或尺寸参照。本实施例中，所述货物承载装置4为人工手推叉车，所述手推叉车包括手柄，底座和货叉，整个所述手柄提供方向参照，而手柄底部的手柄座提供尺寸参照。可以理解的是，其他情况下，所述参照装置5不是所述货物承载装置4的一部分，可以设置在所述货物承载装置4上，也可以设置在其他地方，所述参照装置4的形状比如说可以为柱形，其或者所述参照机构可以为一个支架结构，其包括第二支架、第三支架和第四支架，所述第二支架、第三支架和第四支架互相垂直，且其中任一支架平行于所述龙门架的横梁，所述任一支架平行于所述龙门架的竖杆。

所述参照装置5可以位于所述待测物体在水平方向上的前后左右四个方向中的任一方向，优选地，位于前后方，前后方是指朝向所述第一支架2的一方为前方，背向所述第一支架2的一方为后方，这样设置的主要目的是为了使得所述拍摄装置3拍摄的图像中能够清晰获得所述参照装置5。

该系统的工作流程为：所述拍摄装置实时拍摄图像，人工手拉作为所述物体承载装置4的所述手推叉车从所述龙门架下方走过，所述手推叉车上放置有所述待测物体1，在人工手拉所述手推叉车从所述龙门架下方走过的这一过程中，所述拍摄装置3即拍摄了若干张图像，任意选取一张深度图像和一张色彩图像，两张图像中需完全包括有待测物体1与参照装置4，所述估算模块获取所述拍摄装置3拍摄的图像，结合深度信息、色彩信息、所述参照装置5提供的方向参照和尺寸参照，以及所述估算模块中的算法，估算物体的实际尺寸。

第三实施例

本实施例提供了一种物体尺寸估算方法。

参考图3，所述物体尺寸估算方法包括：

获取深度图像和色彩图像；

确定成像范围；

估算所述待测物体的尺寸。

所述获取深度图像和色彩图像是通过所述拍摄装置3进行拍摄获得。具体地，在所述拍摄装置3进行拍摄之前，所述物体承载装置4装载所述待测物体1从所述第一支架2下方经过或者将所述待测物体1装载至所述第一支架下方的特定位置处均可以。拍摄活动可以是在所述待测物体1被所述物体承载装置4承载着运动的过程中拍摄也可以是其静止在所述特定位置处时进行拍摄。所述深度图像主要用于尺寸估算，所述色彩图像配合深度图像用于确定成像范围。

在所述拍摄装置3连续拍摄的过程中，会获取到很多张图像，需要选取所述待测物体1完全成像在拍摄的图像中才可以，具体的判断方法包括：所述估算模块会实时获取所述拍摄装置3拍摄的图像，判断距离图像边缘一定阈值距离范围内的深度信息是否附合预设值，示例性地，所述深度相机拍摄的图像中均会呈现实际的深度数据，如果物体已经完全成像在拍摄的图像中，那么，距离图像边缘比如说2毫米范围内的区域的深度数据应该就是3米，此处的2毫米即为上述一定阈值，此处的3米即为预设值，一般预设值为所述深度相机距离地面的高度；当然，也可以采用其他方法进行判断，在此不做赘述。选取的图像可以是在所述拍摄装置3的下方地面上的前后左右任一方向拍摄到的。

所述确定成像范围包括：采用形态学变换以及图像投影积分的方法，并且配合连通域算法确定成像范围。可以理解的是，所述待测物体1放置在所述物体承载装置4上，所以成像范围中包括的是待测物体1和物体承载装置4的，而非仅仅是所述待测物体1的成像范围。所述形态学变换以及图像投影积分为图像处理中的常用方法，所述连通域算法也可以采用常见算法进行计算，本实施例中，确定所述连通域的方法采用的是twopass方法。可以理解的是，在选取所述拍摄装置3拍摄的深度图像和色彩图像时，也可以通过确定所述成像范围来进行选取，示例性地，确定了图像中的成像范围既可以判断其轮廓，轮廓未与图像的边相交即可以选择为估算尺寸时所用到的图像。

所述成像范围的还有一个用处在于，判断所述物体承载装置4上是否有所述待测物体1。示例性地，所述物体承载装置4的成像范围面积一般在一定数据范围内，可以设置一个面积预设值，当图像中的成像范围的面积小于该面积预设值时，可以判定为所述承载装置4上没有所述待测物体1。

由于所述拍摄装置3本身的安装以及相机本身的性能存在误差；且在拍摄的图像中，可能存在图像中的所述物体承载装置4的前端面的水平边与图像本身水平边界不平行，参照图4，这个时候就需要对物体进行转正，根据所述物体承载装置或者所述参照装置计算出夹角，利用夹角对所述成像进行转正。示例性地，可以采用pca(主成成分分析)，opencv最小外接矩形，以及ransac(randomsampleconsensus)拟合，然后利用夹角对所述成像进行转正。

示例性地，拍摄的图像为长方形，以图像中心点为原点，平行于图像本身竖直边界的直线为y轴；确认图像中的所述物体承载装置4的中轴线，中轴线平行于图像本身竖直边界，垂直于图像本身水平边界；求取y轴与中轴线的夹角进行转正。

所述估算所述待测物体的尺寸包括估算所述待测物体的长、宽、高尺寸。

具体地，参照图5，所述物体的水平方向上的长和宽的估算方法为：

公式：w＝h1*tanβ+h2*tanα，式中，w为所述待测物体1的宽度；所述h1为所述待测物体1的右侧顶部的深度数据，所述α为所述待测物体1的右侧顶部轮廓边到所述深度相机的线段与所述深度相机的光轴的夹角；所述h2为所述待测物体1的左侧顶部的深度数据，所述β为所述待测物体1的左侧顶部轮廓边到所述深度相机的线段与所述深度相机的光轴的夹角。

参考图6，公式：l＝h3*tanф+h4*tanφ，式中，l为所述待测物体1的长；所述h3为所述待测物体1的前侧顶部的深度数据，所述ф为所述待测物体1的前侧顶部轮廓边到所述深度相机的线段与所述深度相机的光轴的夹角；所述h4为所述待测物体1的后侧顶部的深度数据，所述φ为所述待测物体1的后侧顶部轮廓边到所述深度相机的线段与所述深度相机的光轴的夹角。

由于所述待测物体1可能并非一个，可能为多个重叠在一起的小物体，或者可能为一个非规则性的所述待测物体1，这样可能会导致获取到的所述待测物体1的边缘轮廓不是所述待测物体1的真实轮廓，因此，需要尽可能的消除所述待测物体1的两端不整齐所带来的这种误差，具体的做法为：将转正之后的图像映射到原来未转正的状态(或者在原图像上进行操作)，结合相机的内参和相机坐标系，可以计算出物体边缘和相机光轴的角度α，利用α去修正物体左右不整齐带来的可能的计算误差；在选取物体的边缘轮廓时，需要选取边缘中深度数据最高的点，但是不能仅选取一个点，即所述高点不能是孤点，可以根据需要设定个数阈值，一般而言，所述个数阈值可以根据需要进行选择，比如阈值为3个或者10个或者100个，或者其他数目。

所述待测物体1的竖直方向上的高度的估算方法为：

优先选择获取所述物体承载装置4的实际高度数据，所述待测物体1的高度计算公式为：h＝h-h5，式中，所述h为所述待测物体1的高度，所述h为所述深度相机到所述物体承载装置4的表面的深度数据，所述h5为所述深度相机到所述待测物体1的顶部最高位置的深度数据，所述顶部最高位置的选取同样不能仅选取一个点。

第四实施例

本实施例提供一种物体尺寸估算方法，与第三实施例不同的是，本实施例所述方法中包括有参照装置提供方向参照和/或尺寸参照。

所述参照装置5提供方向参照主要用于转正部分，可以通过第三实施例的方式进行转正后验证是否转正完成；或者也可以直接采用参照装置5计算转正所需要的夹角。

示例性地，在所述物体承载装置4为人工叉车的情况下，整个手柄可以作为所述参照装置5，整个手柄可以提供方向参照，即，所述手柄的中轴线与所述拍摄装置3拍摄的图像的数值边的夹角即为转正所需要的夹角；在没有所述参照装置5的情况下，若所述待测物体1的长和宽小于所述物体承载装置4的长和宽，即所述拍摄装置3可以拍摄到所述物体承载装置4，可以选取所述物体承载装置4的在所述拍摄装置3拍摄的图像中是竖直的边作为方向参照；对于参照装置5设置在地面上的特定位置上，而非所述物体承载装置4的一部分的情况也可以采用类似的方法。

所述参照装置5用于尺寸参照主要用于尺寸计算部分，具体地，参照图7，所述待测物体1的高度计算公式为：h＝h6-h7+h8，式中，所述h为所述待测物体1的高度，所述h6为货物顶部最高位置到地面的高度，所述h7为所述参照装置5顶部到地面的高度，所述h8为所述参照装置5的高度；所述h6的估算为所述深度相机到地面的高度减去所述待测物体1货物顶部最高位置的深度数据。

第五实施例

本实施例提供一种计算机存储可读介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机存储可读介质被处理器读取时执行如上文实施例任一所述的物体尺寸估算方法。

第六实施例

本实施例提供一种仓库容量估算系统及估算方法，参考图，所述仓库容量估算系统包括：后台服务器，所述后台服务器与所述估算模块通信，实时获取所述待测物体的尺寸，并估算仓库剩余容量；

调度系统，所述调度系统调度所述物体承载装置搬运所述待测物体，所述调度系统与所述后台服务器连接。

仓库容量估算方法包括：

所述调度系统获取所述后台服务器发送的所述仓库剩余容量，调度所述物体承载装置搬运货物入库；

若所述仓库剩余容量小于阈值，则停止入库。

或者若所述仓库剩余容量小于当前所述待测物体1的尺寸，则停止入库。

本发明所述物体尺寸估算系统通过设置了拍摄装置获取深度信息与信息，从而能够确认是否存在物体以及确认物体存在的范围，进而估算出货物的尺寸；无需人工测量物体尺寸，可自动化计算物体尺寸，成本低，效率高。

所述方法包括所述系统，具有所述系统对应的有益效果，且，计算方式简单，计算结果准确，普适性好，效率高。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。