基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量設(shè)備，其特征在于，所述基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量設(shè)備由裝配有照相設(shè)備的無(wú)人機(jī)構(gòu)成；所述照相設(shè)備包含有機(jī)身與鏡頭；所述無(wú)人機(jī)的飛行負(fù)重至少為1800克；所述照相設(shè)備的機(jī)身與無(wú)人機(jī)之間采用有可控制云臺(tái)進(jìn)行連接；所述可控制云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角度為0°～350°，水平旋轉(zhuǎn)速度為40°～50°/秒；豎直旋轉(zhuǎn)角度為－90°～20°，豎直旋轉(zhuǎn)速度為10°～20°/秒；所述照相設(shè)備機(jī)身外部設(shè)置有紅外線接收器；所述照相設(shè)備的像素至少為1400萬(wàn)，且其具有光學(xué)防抖裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種產(chǎn)品體積的測(cè)量，尤其是一種基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法及其設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]生產(chǎn)企業(yè)在日常生產(chǎn)工作中需涉及大量散裝原材料，如礦粉、塊礦、焦炭等，并需設(shè)置固定場(chǎng)地對(duì)其進(jìn)行存放。隨著日常生產(chǎn)中的原材料不斷的存入和取出，原料堆難以得到及時(shí)的清理以及清點(diǎn)，故而使得清堆周期達(dá)到一年甚至更長(zhǎng)，進(jìn)而使得原材料的重量難以得到準(zhǔn)確的記錄。在存入和取出過(guò)程中，尤其是礦產(chǎn)冶金行業(yè)，其對(duì)原料的稱(chēng)料大量使用了皮帶秤進(jìn)行計(jì)量，而皮帶秤計(jì)量誤差較大，難以準(zhǔn)確記錄原料的存取情況。上述原因?qū)е铝税凑沾嫒胫亓亢腿〕鲋亓拷y(tǒng)計(jì)而來(lái)的庫(kù)存量和實(shí)際庫(kù)量存偏差較大，而庫(kù)存偏差較大給生產(chǎn)帶來(lái)諸多不利影響，例如庫(kù)存誤差較大，會(huì)錯(cuò)誤的指導(dǎo)采購(gòu)品種和采購(gòu)數(shù)量，造成企業(yè)資金浪費(fèi)；或在清堆盤(pán)庫(kù)的時(shí)庫(kù)存盈虧較大，盈虧分?jǐn)偟疆?dāng)月的成本中，對(duì)真實(shí)成本影響較大，不利于成本分析。
[0003]為了解決上述問(wèn)題，目前市場(chǎng)中的生產(chǎn)企業(yè)多采用激光或遠(yuǎn)紅外測(cè)距等方法進(jìn)行料堆體積計(jì)算，采用上述方法，其所需的外置設(shè)備多且復(fù)雜，在成本控制上并無(wú)優(yōu)勢(shì)；同時(shí)測(cè)量過(guò)程較為繁瑣，并且測(cè)量結(jié)果誤差較大，甚至出現(xiàn)明顯的錯(cuò)誤，故而難以有效的測(cè)量散料貨堆的體積。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大型散料貨堆體積測(cè)量方法及其設(shè)備，其可精確測(cè)量大型散料貨堆的體積，同時(shí)在測(cè)量過(guò)程中具有成本低廉，操作便捷的特點(diǎn)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明涉及一種基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法，其包括如下步驟:
[0006]I)在至少兩個(gè)維度上獲取關(guān)于大型散料貨堆的多張影像圖片，多張影像圖片之間具有一定的重合度；
[0007]2)對(duì)步驟I)中所得的多張影像圖片進(jìn)行處理分析，并通過(guò)計(jì)算得到散料貨堆的體積。
[0008]所述步驟I)中的影像圖片，其在三個(gè)維度上對(duì)大型散料貨堆進(jìn)行獲??；所述多張影像照片之間的重合度至少為70%。照片之間的重合度越高，在相鄰兩個(gè)時(shí)刻拍攝的照片中重合部分越大，在圖像處理過(guò)程中所得到的散料貨堆模型則更為精確。故而在拍攝過(guò)程中，確保多種影像圖片之間的重合度至少為70%，可有效增加散料貨堆體積的測(cè)量精度。
[0009]所述步驟I)中，在三個(gè)維度上獲取關(guān)于大型散料貨堆的多張影像圖片的方法為，由裝配有照相設(shè)備的無(wú)人機(jī)沿一定運(yùn)動(dòng)軌跡飛行，在多個(gè)位置針對(duì)大型散料貨堆進(jìn)行的多次拍攝而獲得多張影像圖片；所述無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，照相設(shè)備始終正對(duì)散料貨堆的幾何中心。
[0010]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡包括，圓心與散料貨堆的幾何中心在同一豎直線上，且平行于水平面的圓形；所述無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡所處平面高于散料貨堆的頂點(diǎn)，且其在散料貨堆底部所在平面上的投影覆蓋于散料貨堆在該平面的投影。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡中所包括的圓形，其半徑與正比于散料貨堆在其底面所在平面內(nèi)的投影尺寸；無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡中所包括的圓形所在平面距離地面高度正比于散料貨堆的高度。采用上述設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡，其可有效涵蓋散料貨堆的范圍，并可根據(jù)散料貨堆的尺寸進(jìn)行調(diào)整，從而使其的運(yùn)動(dòng)軌跡處于最佳測(cè)量位置。
[0012]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述無(wú)人機(jī)的飛行軌跡在散料貨堆底部所在的平面的投影之外，設(shè)置有多個(gè)紅外線發(fā)生器；所述與無(wú)人機(jī)相鏈接的照相設(shè)備外部設(shè)置有與紅外線發(fā)生器相對(duì)應(yīng)的紅外線接收器；所述控制照相設(shè)備在設(shè)定位置對(duì)散料貨堆進(jìn)行拍攝的方法為，當(dāng)無(wú)人機(jī)通過(guò)自紅外線發(fā)生器發(fā)生的紅外線在無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡上的投射位置時(shí)，照相裝置外設(shè)置的紅外線接收器檢測(cè)到紅外線而自動(dòng)進(jìn)行拍攝。
[0013]采用上述設(shè)計(jì)，照相設(shè)備可根據(jù)紅外線發(fā)生器發(fā)射的紅外線位置進(jìn)行拍照，其可使得照相設(shè)備在設(shè)定的位置對(duì)散料貨堆進(jìn)行拍攝；同時(shí)照相設(shè)備拍照的位置、時(shí)刻均可在地面便捷的進(jìn)行控制與調(diào)整，避免影像圖片不能充分顯示散料貨堆，并可通過(guò)控制照相設(shè)備的拍攝次數(shù)，避免獲取多余的影像圖片使得后期圖片處理的復(fù)雜度增加。
[0014]作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述大型散料貨堆一側(cè)設(shè)置有地標(biāo)，所述地標(biāo)由多個(gè)固定尺寸的矩形沿固定方向延伸構(gòu)成。
[0015]作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，所述地標(biāo)沿大型散料貨堆邊部延伸方向的數(shù)量不少于三塊，在垂直于上述方向上延伸的數(shù)量不少于兩塊；所述矩形地標(biāo)的尺寸精確度至多為I厘米；所述矩形地標(biāo)采用與地面，以及散料貨堆之間均存在高色差的顏色。地標(biāo)可起到比例尺的作用，由于影像圖片的尺寸與實(shí)際尺寸不同，故需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。直接將拍攝圖片中尺寸經(jīng)比例處理，其會(huì)因比例精度不高造成散料貨堆的計(jì)算體積與實(shí)際體積存在偏差；同時(shí)，無(wú)人機(jī)在多個(gè)位置進(jìn)行的拍攝，亦有可能在比例上存在細(xì)微差別。采用地標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)，由于地標(biāo)的實(shí)際尺寸已知，故其可以精確獲知影像圖像與實(shí)際尺寸之間比例；同時(shí)，地標(biāo)個(gè)數(shù)可直觀顯示散料貨堆尺寸，使得測(cè)量更為精確。高色差的地標(biāo)則可使得地標(biāo)相較地面以及散料貨堆更易區(qū)分。
[0016]所述步驟2)中，通過(guò)步驟I)中獲得多張影像圖片進(jìn)行處理分析包括如下步驟:
[0017]2.1)將無(wú)人機(jī)航拍獲取的多張影像圖片導(dǎo)入三維仿真軟件中；
[0018]2,2)在三維仿真軟件內(nèi)，將拍攝的多張照片中的各個(gè)像素點(diǎn)與散料貨堆中的點(diǎn)相匹配，形成關(guān)于散料貨堆的深度信息；
[0019]2.3)通過(guò)拍攝的多張影像圖片信息與步驟2.2)中獲得的深度信息相結(jié)合，生成散料貨堆的網(wǎng)格模型；
[0020]2.4)在步驟2.3)中生成的網(wǎng)格模型上，添加從影像圖片中獲取的散料貨堆的圖像紋理；
[0021]2.5)將地標(biāo)的實(shí)際尺寸添加步驟2.4)中的網(wǎng)格模型中；
[0022]2.6)通過(guò)步驟2.5)中獲取的模型信息，計(jì)算散料貨堆的體積。
[0023]通過(guò)上述基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量所需的測(cè)量設(shè)備，其由裝配有照相設(shè)備的無(wú)人機(jī)構(gòu)成；所述照相設(shè)備包含有機(jī)身與鏡頭；所述無(wú)人機(jī)的飛行負(fù)重至少為1800克；所述照相設(shè)備的機(jī)身與無(wú)人機(jī)之間采用有可控制云臺(tái)進(jìn)行連接；所述可控制云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角度為0°?350°，水平旋轉(zhuǎn)速度為40°?50° /秒；豎直旋轉(zhuǎn)角度為一 90°?20°，豎直旋轉(zhuǎn)速度為10°?20° /秒；所述照相設(shè)備機(jī)身外部設(shè)置有紅外線接收器；所述照相設(shè)備的像素至少為1400萬(wàn)，且其具有光學(xué)防抖裝置。
[0024]基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量中所采用的無(wú)人機(jī)包括無(wú)人機(jī)框架，以及與框架相連接，且沿水平方向延伸的多根旋翼支架。所述框架內(nèi)部設(shè)置有飛行控制器，以及與其電性連接的信號(hào)接收器。所述旋翼支架末端設(shè)置有馬達(dá)，其連接有多片旋翼翼片。所述馬達(dá)與飛行控制器之間設(shè)置有速度控制器；飛行控制器、馬達(dá)與速度控制器三者之間均采用電性連接。
[0025]采用上述技術(shù)方案的基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法及其設(shè)備，其通過(guò)立體影像記錄散料貨堆的尺寸數(shù)據(jù)，并通過(guò)分析計(jì)算得到散料貨堆的體積，其避免了在測(cè)量過(guò)程中的諸多不確定因素，并通過(guò)確保獲取影像時(shí)多張照片之間的高重合度，達(dá)到精確測(cè)量散料貨堆體積的目的。同時(shí)，上述測(cè)量方法采用無(wú)人機(jī)航拍的方式進(jìn)行測(cè)量，其通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍并配合圖像分析，從而精確，高效的獲得散料貨堆的體積，并且在日常生產(chǎn)運(yùn)作中即可完成測(cè)量，無(wú)需對(duì)物料進(jìn)行處理，以便捷靈活的方式有效提高了企業(yè)成本控制能力。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明中無(wú)人機(jī)航拍設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明中無(wú)人機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3本發(fā)明中地面工作站控制無(wú)人機(jī)飛行的流程圖；
[0029]圖4為本發(fā)明中無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明中照相設(shè)備的照相位置示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明中針對(duì)規(guī)則形狀的散料貨堆的采樣體積與無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量體積對(duì)比圖；
[0032]圖7為本發(fā)明中針對(duì)相同體積不同形狀的散料貨堆采樣體積與無(wú)人機(jī)航拍測(cè)量體積對(duì)比圖；
[0033]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0034]I—照相設(shè)備機(jī)身、2—照相設(shè)備鏡頭、3—無(wú)人機(jī)框架、4 一旋翼支架、5—飛行控制器、6—彳目號(hào)接收器、7—馬達(dá)、8—旋翼翼片、9 一速度控制器、10 一起落架、11 一可控制z?臺(tái)、12 一飛行區(qū)域、13 一起落區(qū)域、14 一散料貨堆、15—紅外線接收器、16 一紅外線照射點(diǎn)、17—地標(biāo)。

【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0036]實(shí)施例1
[0037]—種基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法，其包括如下步驟:
[0038]I)在三個(gè)維度上獲取關(guān)于大型散料貨堆的多張影像圖片，多張影像圖片之間的重合度達(dá)到70% ；
[0039]2)對(duì)步驟I)中所得的多張影像圖片進(jìn)行如下處理，并通過(guò)計(jì)算得到散料貨堆的體積；
[0040]2.1)將無(wú)人機(jī)航拍獲取的多張影像圖片導(dǎo)入三維仿真軟件中；
[0041]2.2)在三維仿真軟件內(nèi)，將拍攝的多張照片中的各個(gè)像素點(diǎn)與散料貨堆中的點(diǎn)相匹配，形成關(guān)于散料貨堆的深度信息；
[0042]2.3)通過(guò)拍攝的多張影像圖片信息與步驟2.2)中獲得的深度信息相結(jié)合，生成散料貨堆的網(wǎng)格模型；
[0043]2.4)在步驟2.3)中生成的網(wǎng)格模型上，添加從影像圖片中獲取的散料貨堆的圖像紋理；
[0044]2.5)將地標(biāo)的實(shí)際尺寸添加步驟2.4)中的網(wǎng)格模型中；
[0045]2.6)通過(guò)步驟2.5)中獲取的模型信息，計(jì)算散料貨堆的體積。
[0046]照片之間的重合度越高，在相鄰兩個(gè)時(shí)刻拍攝的照片中重合部分越大，在圖像處理過(guò)程中所得到的散料貨堆模型則更為精確。故而在拍攝過(guò)程中，確保多種影像圖片之間的重合度到達(dá)70%，可有效增加散料貨堆體積的測(cè)量精度。
[0047]所述步驟I)中，在三個(gè)維度上獲取關(guān)于大型散料貨堆的多張影像圖片的方法為，由裝配有照相設(shè)備的無(wú)人機(jī)沿一定運(yùn)動(dòng)軌跡飛行，在多個(gè)位置針對(duì)大型散料貨堆進(jìn)行的多次拍攝而獲得多張影像圖片；所述無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，照相設(shè)備始終正對(duì)散料貨堆的幾何中心。
[0048]如圖1與圖2所示，上述基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法進(jìn)行測(cè)量所需的測(cè)量設(shè)備，其由裝配有照相設(shè)備的無(wú)人機(jī)構(gòu)成，所述照相設(shè)備包含有機(jī)身I與鏡頭2。所述無(wú)人機(jī)包括無(wú)人機(jī)框架3，以及與框架3相連接，且沿水平方向延伸的多根旋翼支架4。所述框架4內(nèi)部設(shè)置有飛行控制器5，以及與其電性連接的信號(hào)接收器6。所述旋翼支架末端設(shè)置有馬達(dá)7，其連接有多片旋翼翼片8。所述馬達(dá)7與飛行控制器5之間設(shè)置有速度控制器9 ;飛行控制器5、馬達(dá)7與速度控制器9，三者之間均采用電性連接。無(wú)人機(jī)的飛行負(fù)重至少為1800克。所述無(wú)人機(jī)框架3下端面設(shè)置有用于無(wú)人機(jī)起落的起落架10。
[0049]所述照相設(shè)備的機(jī)身I與無(wú)人機(jī)之間采用有可控制云臺(tái)11進(jìn)行連接；所述可控制云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角度為0°?350°，水平旋轉(zhuǎn)速度為50° /秒；豎直旋轉(zhuǎn)角度為一 90°?20°，豎直旋轉(zhuǎn)速度為20° /秒；所述照相設(shè)備機(jī)身外部設(shè)置有紅外線接收器；所述照相設(shè)備的像素至少為1400萬(wàn)，且其具有光學(xué)防抖裝置。
[0050]所述無(wú)人機(jī)由與無(wú)人機(jī)之間通過(guò)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行通訊的地面工作站進(jìn)行控制，地面工作站控制無(wú)人機(jī)按照設(shè)定線路飛行的流程如圖3所示。
[0051]實(shí)施例2
[0052]本發(fā)明中，所述無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4所示，其由飛行區(qū)域12與起落區(qū)域13構(gòu)成。所述飛行區(qū)域12為圓心與散料貨堆14的幾何中心在同一豎直線上，且平行于水平面的圓形；飛行區(qū)域12所處平面高于散料貨堆14的頂點(diǎn)，且其在散料貨堆14底部所在平面上的投影覆蓋于散料貨堆14在該平面的投影；所述起落區(qū)域13為，與飛行區(qū)域12所在圓形內(nèi)切，且半徑小于飛行區(qū)域12所在圓形的圓形。無(wú)人機(jī)受地面工作臺(tái)控制，在起落區(qū)域13內(nèi)起飛后持續(xù)升高，在達(dá)到其設(shè)定飛行高度后，在起落區(qū)域13與飛行區(qū)域12相切位置進(jìn)入飛行軌道；無(wú)人機(jī)結(jié)束航拍后，在飛行區(qū)域12與起落區(qū)域13相切位置進(jìn)入起落區(qū)域13，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的著陸。無(wú)人機(jī)在升降過(guò)程中進(jìn)行拍攝的影像圖片在高度要求上難以滿足對(duì)散料貨堆的體積計(jì)算要求，故為確保照相設(shè)備在隨無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)中可在散料貨堆四周獲取所要求的照片，而采用上述無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)。
[0053]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述無(wú)人機(jī)的飛行軌跡所處圓形，其半徑與正比于散料貨堆在其底面所在平面內(nèi)的投影尺寸；無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡中所包括的圓形所在平面距離地面高度正比于散料貨堆的高度。對(duì)于底面尺寸為A*B，高度為C的散料貨堆，無(wú)人機(jī)對(duì)其進(jìn)行航拍的飛行半徑為8*1/2*(A+B),飛行高度為8*C ;以底面為長(zhǎng)度30m,寬度20m矩形，整體高度為1m的散料貨堆為例，則無(wú)人機(jī)的飛行區(qū)域半徑為200m，飛行高度為80m。采用上述設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡，其可有效涵蓋散料貨堆的范圍，并可根據(jù)散料貨堆的尺寸進(jìn)行調(diào)整，從而使其的運(yùn)動(dòng)軌跡處于最佳測(cè)量位置。
[0054]實(shí)施例3
[0055]本發(fā)明中，所述無(wú)人機(jī)的飛行軌跡在散料貨堆底部所在的平面的投影之外，設(shè)置有多個(gè)紅外線發(fā)生器；所述與無(wú)人機(jī)相鏈接的照相設(shè)備外部設(shè)置有與紅外線發(fā)生器相對(duì)應(yīng)的紅外線接收器15 ;所述控制照相設(shè)備在設(shè)定位置對(duì)散料貨堆進(jìn)行拍攝的方法為，當(dāng)無(wú)人機(jī)通過(guò)自紅外線發(fā)生器發(fā)生的紅外線在無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡上的投射位置時(shí)，照相裝置外設(shè)置的紅外線接收器檢測(cè)到紅外線而自動(dòng)進(jìn)行拍攝。
[0056]采用上述設(shè)計(jì)，照相設(shè)備可根據(jù)紅外線發(fā)生器發(fā)射的紅外線位置進(jìn)行拍照，其可使得照相設(shè)備在設(shè)定的位置對(duì)散料貨堆進(jìn)行拍攝；同時(shí)照相設(shè)備拍照的位置、時(shí)刻均可在地面便捷的進(jìn)行控制與調(diào)整，避免影像圖片不能充分顯示散料貨堆，并可通過(guò)控制照相設(shè)備的拍攝次數(shù)，避免獲取多余的影像圖片使得后期圖片處理的復(fù)雜度增加。
[0057]以焦距為18mm的照相設(shè)備為例，其對(duì)應(yīng)鏡頭視角約為100°。由于無(wú)人機(jī)的飛行半徑為散料貨堆的底面尺寸的8倍，故對(duì)于形狀規(guī)則的散料貨堆，采用上述視角的照相設(shè)備在無(wú)人機(jī)飛行軌跡上任意位置拍攝的照片均能包含散料貨堆的50%及其以上部分。為達(dá)到上述步驟I)中相鄰位置間拍攝的影像圖片間到達(dá)70%的重合度，則相鄰拍攝設(shè)置在無(wú)人機(jī)飛行軌跡上與圓心夾角至多為54°，為確保拍攝位置在無(wú)人機(jī)飛行軌跡上分布的均勻性，則其相鄰拍攝位置與圓心夾角至多為51.42°。故而，其如圖5所示，在地面上至少設(shè)置有7個(gè)紅外線信號(hào)發(fā)射器，相鄰兩個(gè)紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線在無(wú)人機(jī)飛行軌跡上的交點(diǎn)16，與飛行軌跡圓心夾角為51.42°。
[0058]實(shí)施例4
[0059]本發(fā)明中，所述大型散料貨堆一側(cè)設(shè)置有地標(biāo)17，所述地標(biāo)17由多個(gè)固定尺寸的矩形沿固定方向延伸構(gòu)成，其如圖5所示。所述地標(biāo)17沿大型散料貨堆邊部延伸方向的數(shù)量不少于三塊，在垂直于上述方向上延伸的數(shù)量不少于兩塊；所述矩形地標(biāo)17的尺寸精確度至多為I厘米；所述矩形地標(biāo)17采用與地面，以及散料貨堆之間均存在高色差的顏色，例如紅色。
[0060]地標(biāo)可起到比例尺的作用，由于影像圖片的尺寸與實(shí)際尺寸不同，故需對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。直接將拍攝圖片中尺寸經(jīng)比例處理，其會(huì)因比例精度不高造成散料貨堆的計(jì)算體積與實(shí)際體積存在偏差；同時(shí)，無(wú)人機(jī)在多個(gè)位置進(jìn)行的拍攝，亦有可能在比例上存在細(xì)微差別。采用地標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)，由于地標(biāo)的實(shí)際尺寸已知，故其可以精確獲知影像圖像與實(shí)際尺寸之間比例；同時(shí)，地標(biāo)個(gè)數(shù)可直觀顯示散料貨堆尺寸，使得測(cè)量更為精確。高色差的地標(biāo)則可使得地標(biāo)相較地面以及散料貨堆更易區(qū)分。同時(shí)，為確保地標(biāo)與散料貨堆的體積更為接近，地標(biāo)的總長(zhǎng)度與寬度應(yīng)盡可能與散料貨堆尺寸接近。
[0061]本實(shí)施例中將采用上述技術(shù)方案的基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法，對(duì)于規(guī)格形狀的散料貨堆進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，并將測(cè)量分析的散料貨堆體積結(jié)果與采樣分析的體積結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，其對(duì)比結(jié)果如圖6所示。本實(shí)施例中對(duì)散料貨堆的形狀規(guī)格化的方法為，將待測(cè)物料分別裝填入多個(gè)集裝箱內(nèi)，每個(gè)集裝箱內(nèi)待測(cè)物料所占空間均與集裝箱容積相等。
[0062]由圖6可得，采用上述基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法對(duì)形狀規(guī)格的散料貨堆進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果與采用分析結(jié)果的誤差值為1.74%，由于在集裝箱裝填狀態(tài)下的物料采樣體積與其實(shí)際體積之間相差無(wú)多，故本方案中采用的測(cè)量方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)散料貨堆的精確測(cè)量。
[0063]采用上述技術(shù)方案的基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法及其設(shè)備，其通過(guò)立體影像記錄散料貨堆的尺寸數(shù)據(jù)，并通過(guò)分析計(jì)算得到散料貨堆的體積，其避免了在測(cè)量過(guò)程中的諸多不確定因素，并通過(guò)確保獲取影像時(shí)多張照片之間的高重合度，達(dá)到精確測(cè)量散料貨堆體積的目的。同時(shí)，上述測(cè)量方法采用無(wú)人機(jī)航拍的方式進(jìn)行測(cè)量，其通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍并配合圖像分析，從而精確，高效的獲得散料貨堆的體積，并且在日常生產(chǎn)運(yùn)作中即可完成測(cè)量，無(wú)需對(duì)物料進(jìn)行處理，以便捷靈活的方式有效提高了企業(yè)成本控制能力。
[0064]實(shí)施例5
[0065]本實(shí)施例中對(duì)于相同體積的散料貨堆，其在不同形狀狀態(tài)下采用基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法對(duì)其進(jìn)行多次測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果與散料貨堆的采樣分析結(jié)果對(duì)比如圖7所示。
[0066]由圖7可知，對(duì)于相同體積，不同形狀的散料貨堆，采用上述基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量方法對(duì)其進(jìn)行多次測(cè)量的測(cè)量結(jié)果之間的誤差在1%上下浮動(dòng)。由于散料貨堆在自由堆積狀態(tài)下，其內(nèi)部物料之間存在較多空氣，故使其密度有所減小，其實(shí)際體積小于采樣分析中獲得體積。故此，圖6中散料貨堆的實(shí)際體積小于其采樣體積，無(wú)人機(jī)航拍所測(cè)得體積則更為接近實(shí)際體積。
[0067]由圖6可得，在針對(duì)同一體積不同形狀的散料貨堆之間的進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用無(wú)人機(jī)航拍的方式，在確保對(duì)散料貨堆體積的精確測(cè)量同時(shí)，亦能在散料貨堆的體積發(fā)生改變時(shí)保證測(cè)量的穩(wěn)定性；同時(shí)，采用本方案中測(cè)量方法可減小散料貨堆堆放過(guò)程中內(nèi)部空氣對(duì)其體積的影響。此外，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)從起飛至拍攝結(jié)束，工作時(shí)間控制在10分鐘以?xún)?nèi)，配合計(jì)算機(jī)，在數(shù)小時(shí)內(nèi)即可完成對(duì)多個(gè)散料貨堆的測(cè)量。
[0068]本實(shí)施例中其余特征與優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例1相同。
[0069]本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1.一種基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量設(shè)備，其特征在于，所述基于立體影像分析的大型散料貨堆體積測(cè)量設(shè)備由裝配有照相設(shè)備的無(wú)人機(jī)構(gòu)成；所述照相設(shè)備包含有機(jī)身與鏡頭；所述無(wú)人機(jī)的飛行負(fù)重至少為1800克；所述照相設(shè)備的機(jī)身與無(wú)人機(jī)之間采用有可控制云臺(tái)進(jìn)行連接；所述可控制云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角度為0°?350°，水平旋轉(zhuǎn)速度為40°?50° /秒；豎直旋轉(zhuǎn)角度為一 90°?20°，豎直旋轉(zhuǎn)速度為10°?20° /秒；所述照相設(shè)備機(jī)身外部設(shè)置有紅外線接收器；所述照相設(shè)備的像素至少為1400萬(wàn)，且其具有光學(xué)防抖裝置； 所述無(wú)人機(jī)包括無(wú)人機(jī)框架，以及與無(wú)人機(jī)框架相連接，且沿水平方向延伸的多根旋翼支架；所述框架內(nèi)部設(shè)置有飛行控制器，以及與其電性連接的信號(hào)接收器；所述旋翼支架末端設(shè)置有馬達(dá)，其連接有多片旋翼翼片；所述馬達(dá)與飛行控制器之間設(shè)置有速度控制器；所述無(wú)人機(jī)框架下端面設(shè)置有用于無(wú)人機(jī)起落的起落架。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK203981109SQ201420089057
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月28日
【發(fā)明者】趙雪鳳, 吳惠英, 陸軍, 沙敏, 李亮 申請(qǐng)人:江蘇永鋼集團(tuán)有限公司, 踐行國(guó)際技術(shù)合作與產(chǎn)業(yè)化有限公司, 江蘇恒創(chuàng)軟件有限公司, 無(wú)錫踐行環(huán)保技術(shù)有限公司