一种远距离非接触的行李体积检测系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种远距离非接触的行李体积检测系统及其方法,针对机场、车站等场景进行远距离、非接触的软硬行李体积检测。包括：行李物体图像采集处理模块，行李物体三维空间尺寸重建模块，体积计算模块，行李放置位置提示模块，反馈模块，摄像头，中央处理器。本发明专利技术解决的技术问题包括：从远距离空间环境自动识别检测区域内行李；处理提取后行李的表面几何特征，构建三维空间模型；判断行李的软硬形态，采用不同的算法计算体积；通过多通道交互技术将体积检测结果和建议反馈给用户。本发明专利技术提供给乘客方便快捷的行李体积自检方法，避免因行李体积超标带来的不便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种针对机场、车站等场景进行远距离非接触的行李体积检测系统及其方法。
技术介绍
机场、车站等场所对于允许随身携带行李的尺寸有着严格规定，但是目前的行李体积检测系统多数是简单的铁架，将较重的行李放进架子内会很吃力并造成额外磨损，也无法提供具体准确的行李体积以及处理建议。深度检测技术能够检测对象物体在三维空间中的距离和表面几何变化，但是对于度量计算仍然存在精度不高、校正繁琐等问题。三维实感检测技术能够在物体度量中提供更简便的校正方式和更高的精确度。公告号为CN105095894A的非接触性图书扫描设备，利用深度信息采集组件、色彩信息采集组件、服务器终端(包括一三维建模模块和一二维平展模块)的配合，提升扫描效果、提高图像识别度下降以及改善用户阅读体验。公告号为CN104376599A的一种简便的三维头部模型生成系统，其特征在于可以在没有对光照条件进行严格要求的普通室内环境下方便的重建头部三维模型，得到的三维模型可以用于虚拟现实、个性动画等应用。分类号为G01B11/00(2006.01)I的专利体积检测仪，主要应用于计量，用在物流工业、采矿等工业,利用高分辨率高速相机提高物体体积的测量精度和效率，利用激光、图像采集和处理技术来检测体积，从而提高物流、采矿等行业的效率。但是，以上专利技术均未利用实感检测技术进行无校准的、远距离、非接触软硬行李的体积检测，也未实现良好的交互反馈，包括给出具体的超出限制的体积提醒等。
技术实现思路
为解决上述远距离非接触检测软硬行李并提供行李检测反馈所存在的局限，本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种远距离非接触的行李体积检测系统包括：行李物体图像采集处理模块，从背景图片中提取行李物体的轮廓和各个部分的深度信息，并生成深度图；行李物体三维空间尺寸重建模块，可准确构建行李物体的三维空间模型；体积计算模块，用于判别行李物体三维空间模型的类型，并根据判别结果计算行李物体的体积；该模块对于刚性和柔性行李物体的体积均可进行准确计算；行李放置位置提示模块，展示有效的行李检测放置区域和角度；反馈模块，给出交互式的行李体积检测结果和处理建议；摄像头，所述的摄像头包括色彩传感器、红外激光发射器与红外传感器；中央处理器，用于控制各个模块协调工作，接收、存储其它模块获得的结果，并将其与设定值进行比较，发送结果给相应模块。所述的中央处理器与所述的行李物体图像采集处理模块、行李物体三维空间尺寸重建模块、体积计算模块、行李放置位置提示模块、反馈模块和摄像头相连,行李物体图像采集处理模块分别与摄像头、行李物体三维空间尺寸重建模块相连，行李物体三维空间尺寸重建模块与体积计算模块相连。进一步的，所述的行李物体图像采集处理模块包括：行李轮廓提取单元，从摄像头捕获的图片中将行李物体与背景区分，并提取物体轮廓；深度图获取单元，根据摄像头捕获的图片获取物体轮廓范围内的深度信息，生成深度图。进一步的，所述的体积计算模块包括：判断单元：用于判断获得的行李物体三维空间模型的类型，并根据判断的类型选择刚性行李体积计算单元或柔性行李体积计算单元进行体积计算；刚性行李体积计算单元：用于根据行李物体三维空间模型准确计算刚性行李体积；柔性行李体积计算单元：用于根据行李物体三维空间模型准确计算柔性行李体积。进一步的，所述的行李放置提示模块包括：投影单元：展示有效的行李检测放置区域和角度；选择检测标准模式单元：用于用户选择检测模式。进一步的，所述的反馈模块包括用于显示、提醒行李超出部分的投影单元和用于声音提示的语音单元。所述系统的基于空间深度检测的行李体积计算方法，其特征在于包括如下步骤：1)摄像头捕捉图片信息并生成物体轮廓，提取轮廓内各点的深度信息，生成深度图；2)行李物体三维空间尺寸重建模块构建行李物体的三维空间模型；3)判断单元判断获得的行李物体三维空间模型的类型，并根据判断得到的类型选择由刚性行李体积计算单元或柔性行李体积计算单元进行体积计算；4)处理单元将获得的三维空间模型的体积与设定范围进行比较，与设定范围比较后，反馈模块显示行李体积比较的结果，如果行李体积超出设定范围，则标记超出设定范围的行李区域，反馈模块提示行李超出范围部分的具体位置和体积大小；如果行李体积未超出设定范围，反馈模块的提示合格信息。所述的步骤1)具体为：1.1)摄像头的色彩传感器持续接收检测范围内的色彩图，每隔设定时间对色彩图进行检测，检测过程为：提取当前时间点上色彩图各个位置点的3个RGB色彩数据，计算得到位置点间色相差距的最大值，与系统设定的色彩波动范围对比，当该最大值超过系统设定范围时，判定“行李进入检测范围”事件已经发生；1.2)当“行李进入检测范围”事件已经发生后，提高色彩传感器的检测频率，检测过程变换为：提取当前时间点上色彩图各个位置点的3个RGB色彩数据，与上一次检测得到的色彩图进行点对点对比，并计算两次检测得到的两张色彩图的相似度，当相似度不足99％时，进行下一次检测；当相似度在99％以上时，行李在检测范围内的位置基本稳定，认定“行李进入检测范围”事件已经完成；1.3)基于“行李进入检测范围”事件完成前的最后一次检测得到的色彩图，在该色彩图上提取行李的边缘轮廓，并与背景区分，具体操作为：从色彩图中筛选得到和周围相邻位置点间存在色相突变的位置点，逐一连接筛选得到的位置点，生成一条路径，即为行李的边缘；1.4)边缘生成完成后，开启摄像头的红外激光发射器与红外传感器，根据红外发射和接收之间的时间间隔得出每个位置点对应的深度信息，根据上一步得到的边缘路径生成提取范围，将边缘上及边缘内的位置点视为提取对象提取深度信息。所述的色相突变的判定为：计算两点间的色相距离，与系统设定最大值对比，超过最大值，则认定两点间存在色相突变。1.5)将得到的色彩图修正为垂直俯视角度生成基础平面。以基础平面作为xz平面，y轴垂直xz平面，将提取对象的位置、深度信息分别对应新x、z、y坐标生成相应的新空间位置坐标，生成深度图。所述的修正的方法为：根据摄像头设置的角度与水平面的夹角，将色彩图中各个位置点经过矩阵转换变化为俯视角度。所述的步骤2)具体步骤为：根据深度图和基础平面组合近似得到一个封闭的多重曲面，将封闭的多重曲面转换为实体，生成行李的空间三维模型。所述的步骤3)具体步骤为：通过比较上曲面各点y值的方差与预设阀值的大小，若方差未超过预置阀值，则判断为是刚性行李，否则为柔性行李；将柔性行李的三维空间模型z轴均分为n段，n≥1000，将这n段的截面数据进行三重积分，得到行李体积值；硬性行李的三维空间模型体积即为其近似体积。与现有的物体体积检测技术和方法相比，本专利技术解决了两个关键的问题：1.远距离非接触式体积检测；2.对非规则软性行李的体积检测。通过持续地监控在划定区域内物体光流移动状态，可以检测行李进入检测区域并放置和固定的事件。该事件将触发远距离行李检测和提取功能。提取的方式为首先将行李物体从色彩图片中进行背景轮廓提取，然后根据行李轮廓的提取结果进一步针对性地提取行李物体区域的所有深度实感数据。获得的深度实感数据，结合行李轮廓的色彩图片的阴影、纹理、光照分析，提取行李物体的边角、弯折等关键几何特征，利用深度实感数据构建行李的三维空间模型。然后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远距离非接触的行李体积检测系统，其特征在于包括：行李物体图像采集处理模块，从背景图片中提取行李物体的轮廓和各个部分的深度信息，并生成深度图；行李物体三维空间尺寸重建模块，用于准确构建行李物体的三维空间模型；体积计算模块，用于判别行李物体三维空间模型的类型，并根据判别结果计算行李物体的体积；行李放置位置提示模块，展示有效的行李检测放置区域和角度；反馈模块，给出交互式的行李体积检测结果和处理建议；摄像头，所述的摄像头包括色彩传感器、红外激光发射器与红外传感器；中央处理器，用于控制各个模块协调工作，接收、存储其它模块获得的结果，并将其与设定值进行比较，发送结果给相应模块，所述的中央处理器与所述的行李物体图像采集处理模块、行李物体三维空间尺寸重建模块、体积计算模块、行李放置位置提示模块、反馈模块和摄像头相连，行李物体图像采集处理模块分别与摄像头、行李物体三维空间尺寸重建模块相连，行李物体三维空间尺寸重建模块与体积计算模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种远距离非接触的行李体积检测系统，其特征在于包括：行李物体图像采集处理模块，从背景图片中提取行李物体的轮廓和各个部分的深度信息，并生成深度图；行李物体三维空间尺寸重建模块，用于准确构建行李物体的三维空间模型；体积计算模块，用于判别行李物体三维空间模型的类型，并根据判别结果计算行李物体的体积；行李放置位置提示模块，展示有效的行李检测放置区域和角度；反馈模块，给出交互式的行李体积检测结果和处理建议；摄像头，所述的摄像头包括色彩传感器、红外激光发射器与红外传感器；中央处理器，用于控制各个模块协调工作，接收、存储其它模块获得的结果，并将其与设定值进行比较，发送结果给相应模块，所述的中央处理器与所述的行李物体图像采集处理模块、行李物体三维空间尺寸重建模块、体积计算模块、行李放置位置提示模块、反馈模块和摄像头相连，行李物体图像采集处理模块分别与摄像头、行李物体三维空间尺寸重建模块相连，行李物体三维空间尺寸重建模块与体积计算模块相连。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的行李物体图像采集处理模块包括：行李轮廓提取单元，从摄像头捕获的图片中将行李物体与背景区分，并提取物体轮廓；深度图获取单元，根据摄像头捕获的图片获取物体轮廓范围内的深度信息，生成深度图。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的体积计算模块包括：属性判断单元：用于判断获得的行李物体三维空间模型的类型，并根据判断的类型选择刚性行李体积计算单元或柔性行李体积计算单元进行体积计算；刚性行李体积计算单元：用于根据行李物体三维空间模型准确计算刚性行李体积；柔性行李体积计算单元：用于根据行李物体三维空间模型准确计算柔性行李体积。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的行李放置提示模块包括：投影单元：展示有效的行李检测放置区域和角度；选择检测标准模式单元：用于用户选择检测模式。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述的反馈模块包括：投影单元：用于显示、提醒行李超出部分；语音单元：用于声音提示。6.一种如权利要求1-5任一项所述系统的基于空间深度检测的行李体积计算方法，其特征在于包括如下步骤：1)摄像头捕捉图片信息并生成物体轮廓，提取轮廓内各点的深度信息，生成深度图；2)根据深度图和基础平面组合得到一个封闭的多重曲面，将封闭的多重曲面转换为实体，生成行李物体的三维空间模型；3)属性判断单元判断获得的行李物体三维空间模型的类型，并根据判断得到的类型选择由刚性行李体积计算单元或柔性行李体积计算单元进行体...

【专利技术属性】
技术研发人员：厉向东，洪佳怡，陈小语，李嘉贤，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33