一种基于点云数据的仓内物料体积计算方法及系统
摘要文本
本发明公开了一种基于点云数据的仓内物料体积计算方法及系统,包括以下步骤:对采集的仓内点云数据进行坐标修正;使用分离算法提取所有仓底物料的点云集;建立基于物料点云集的三角网;计算物料点云集的体积。本发明针对获取的饲料仓内的点云数据,加入了坐标修正步骤,能够提高精度,后续的三角网体积积分的计算方法,有效地计算了仓内物料体积,也方便计算体积变化,对体积变化的测量也精准,适用于绝大部分的饲料仓内的点云数据体积计算,具有较强的通用性。
申请人信息
- 申请人:四川泽牧科技有限公司
- 申请人地址:610000 四川省成都市中国(四川)自由贸易试验区成都高新区天府大道北段1700号2栋1单元10楼1015号
- 发明人: 四川泽牧科技有限公司
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种基于点云数据的仓内物料体积计算方法及系统 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311406074.0 |
| 申请日 | 2023/10/27 |
| 公告号 | CN117152239B |
| 公开日 | 2024/2/6 |
| IPC主分类号 | G06T7/62 |
| 权利人 | 四川泽牧科技有限公司 |
| 发明人 | 段睿; 肖堂军 |
| 地址 | 四川省成都市中国(四川)自由贸易试验区成都高新区天府大道北段1700号2栋1单元10楼1015号 |
专利主权项内容
1.一种基于点云数据的仓内物料体积计算方法,其特征在于,包括以下步骤:对采集的仓内点云数据进行坐标修正;使用分离算法提取所有仓底物料的点云集;建立基于物料点云集的三角网;计算物料点云集的体积;所述对采集的仓内点云数据进行坐标修正包括如下步骤:S110.将点云数据中激光雷达仪器中心作为坐标原点,计算点云数据中一条测线所在平面的中心点位置,计算公式如下所示:
式中,/>为中心点的坐标位置,为测线最左点的坐标,/>为测线最右点的坐标;S120.连接中心点与坐标原点,形成中心线L,将该测线进行旋转,使线L与坐标轴Z轴平行,并计算此次旋转的角度;S130.对经过旋转的测线再次重复S110和S120步骤,当本次旋转角度减去上次旋转角度即时,认为整条测线已平行于Z轴;S140.对点云数据集中的所有测线重复S110-S130的过程,完成所有测线的坐标修正;所述建立基于物料点云集的三角网包括如下步骤:S310.使用快速三角网生成法形成三角网,首先选取物料点云集中任意一点,并在其邻域内搜索与最近的点/>,其计算方法如下:
式中,/>为/>点的坐标,/>为/>点的坐标,/>为邻域内某点/>的坐标,n为当前邻域内所有点的个数;S320.连接点与点/>,形成第一个三角形的第一条边,寻找邻域内距离该边最近的点,以该点和这条边组成三角网中的第一个三角形,其具体计算公式如下;
式中/>为最邻近点/>的坐标,/>为向量/>与/>的夹角正弦值,/>为邻域内某点/>的坐标,n为当前邻域内所有点的个数;S330.以第一个三角形中新生成的两条边为基础,采用S320中的方法,寻找每个边邻域内最近的点,构建两个新的三角形;再以每个新的三角形为基础形成周边另外两个三角形,以此达到遍历全部物料点云集的目的,形成物料点云集三角网;所述计算物料点云集的方法采用积分法;所述使用积分法计算物料点云集的体积包括如下步骤:S410.以坐标原点为基准,形成包含原点的X-Y平面;S420.基于体积积分的思想,以每个三角形作为三角柱的顶面,对三角形网中每个三角柱体积进行计算,其具体计算公式如下;
式中/>为计算参数,/>为该三角网所对应的三角柱体积大小,以z轴坐标的大小进行判断,三角形三个顶点坐标从大到小命名为/>点,其坐标分别为/>;S430.设三角网中三角形个数为n,将所有三角网中所有三角形按照S420中的方法计算仓内空桶体积,并将其相加,仓内最终的体积为:
。