动物点云多视角实时采集与3D重建方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种动物点云多视角实时采集与3D重建方法、装置及系统，该方法包括：通过设置在通道两侧以及顶侧的深度相机，在动物通过时触发红外光栅感应，自动驱动深度相机同步采集动物的原始点云数据，并识别动物的唯一RFID标签；对多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据。该方法通过多视角深度相机同时采集动物点云数据，由于每个点云数据为同步采集，避免动物活动带来的干扰导致的误差，点云数据由通道两侧以及顶部采集的多视角深度图像计算得到，可有效避免局部遮挡与其他干扰导致还原动物3D模型不准确的问题，通过对多个初始点云数据进行配准后，能够精确还原动物的形状特征，有利于实现动物的精确3D重建。有利于实现动物的精确3D重建。有利于实现动物的精确3D重建。

【技术实现步骤摘要】
动物点云多视角实时采集与3D重建方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及图像识别领域，尤其涉及一种动物点云多视角实时采集与3D重建方法、装置及系统。

技术介绍

[0002]作为人类的主要蛋白质来源之一，在社会经济发展的过程中，牛肉等肉类的需求量变大，从而刺激了对精确育种的需求。事实上，精确育种依赖于对牲畜身体参数的成功估计，包括牛的体型、体重和身体状况评分。收集身体信息最常用的方法是手动测量，然而，如果牛被驱赶并限制在封闭的空间内，则会给牛带来巨大的压力，并严重阻碍增重过程。最近的研究表明，动物点云数据和深度图像可用于身体部位的分割和提取，目前有一种自动算法来提取动物的背部和臀部等测量点。猪的表面点云可用于自动计算心脏周长，通过采集的3D图像计算奶牛的体高和胸围等身体参数，而3D图像采集和测量点标记需要手动完成。
[0003]局部点云无法还原动物的精确形状特征，因此动物3D重建显示出明显的优势。例如，目前的一种扫描系统，利用激光束扫描动物的身体，实现高精度3D重建。虽然该系统精度高，但要求动物在点云数据的采集过程中完全静止5秒。这样的过程对于动物而言显然难以实现，从而导致该系统实际应用中检测精度并不高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种动物点云多视角实时采集与3D重建方法、装置及系统。
[0005]本专利技术提供一种动物点云多视角实时采集与3D重建方法，包括：通过设置在通道两侧以及顶侧的深度相机，同时获取待测动物通过时多个不同角度的初始点云数据；对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据。
[0006]根据本专利技术一个实施例的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，所述通过设置在通道两侧以及顶侧的深度相机，同时获取待测动物通过时多个不同角度的初始点云数据，包括：通过设置在通道两侧的对射光栅，采集待测动物的通过信号；若检测到所述通过信号，则获取待测动物通过时的多个不同角度的初始点云数据，并通过射频识别RFID阅读器获取通过动物的唯一性标识；其中，获取待测动物通过时的多个不同角度的初始点云数据，包括通过同步触发线驱动深度相机进行同步采集。
[0007]根据本专利技术一个实施例的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，所述对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据之前，还包括：对于每个初始点云数据，基于初始点云的三维向量，根据三维高斯分布计算每个点的邻域，根据所述邻域大小剔除异常点。
[0008]根据本专利技术一个实施例的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，所述对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据之前，还包括：对于每个初始点云数据，基于随机样本共识RANSAC算法进行平面点云数据提取，以过滤掉地面的点云数据。
[0009]根据本专利技术一个实施例的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，所述对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据，包括：对于每侧的多个点云数据，以其中任一相机点云数据为源点云，其他相机点云数据依次为目标点云，采用Super
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4PCS算法，基于点对的仿射不变性，对所述源点云和所述目标点云进行配准，分别得到左右顶三侧的初步配准点云数据；将所述初步配准点云数据，以离地预设高度的平行平面进行分割，根据分割后平面以上部分的点云数据，采用Super
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4PCS算法，基于点对的仿射不变性对三个方向的初步配准点云数据进行二次配准，得到最终配准点云数据。
[0010]根据本专利技术一个实施例的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，所述对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据之后，还包括：对所述整体点云数据，使用八叉树点云处理进行点云下采样后，通过主成分分析PCA算法提取动物点云主方向，并进行坐标校准。
[0011]本专利技术还提供一种动物点云多视角实时采集与3D重建装置，包括：采集模块，用于通过设置在通道两侧以及顶侧的深度相机，同时获取待测动物通过时多个不同角度的初始点云数据；处理模块，用于对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据。
[0012]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述动物点云多视角实时采集与3D重建方法的步骤。
[0013]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述动物点云多视角实时采集与3D重建方法的步骤。
[0014]本专利技术还提供一种动物点云多视角实时采集与3D重建系统，包括：龙门架、多个深度相机、光栅触发传感器、RFID阅读器以及上述电子设备；所述光栅触发传感器设置在龙门架两侧，用于获取动物通过信号；所述RFID阅读器用于读取动物唯一性标识；在所述龙门架两侧分别至少设置两个深度相机，顶部至少设置一个深度相机；所述深度相机用于在动物通过时，获取待测动物多个不同角度的深度图像，并将所述不同角度的深度图像转换为与各深度相机对应的初始点云数据。
[0015]本专利技术提供的动物点云多视角实时采集与3D重建方法、装置及系统，通过多视角深度相机同时采集动物点云数据，由于每个点云数据均为瞬间同步采集，避免动物活动带来的干扰导致的误差，点云数据为通道两侧以及顶部的多视角深度图像计算得到，可有效避免局部遮挡与其他干扰导致还原动物3D模型不准确的问题，通过对多个初始点云数据进行配准后，能够精确还原动物的形状特征，有利于实现动物的精确3D重建。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术提供的动物点云多视角实时采集与3D重建方法的流程示意图；
[0018]图2是本专利技术提供的动物点云多视角实时采集与3D重建方法的应用场景图；
[0019]图3是本专利技术提供的点云滤波前后图像点处理结果对比图；
[0020]图4是本专利技术提供的环境点云滤除示意图；
[0021]图5是本专利技术提供的地面点云拟合与提取示意图；
[0022]图6是本专利技术提供的配准点关系图；
[0023]图7是本专利技术提供的横向点云配准结果示意图；
[0024]图8是本专利技术提供的点云配准结果示意图；
[0025]图9是本专利技术提供的点云下采样结果示意图；
[0026]图10是本专利技术提供的不同光照强度点云采集结果示意图；
[0027]图11是本专利技术提供的系统执行流程框图；
[0028]图12是本专利技术提供的动物点云多视角实时采集与3D重建装置的结构示意图；
[0029]图13是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动物点云多视角实时采集与3D重建方法，其特征在于，包括：通过设置在通道两侧以及顶侧的深度相机，同时获取待测动物通过时多个不同角度的初始点云数据；对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据。2.根据权利要求1所述的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，其特征在于，所述通过设置在通道两侧以及顶侧的深度相机，同时获取待测动物通过时多个不同角度的初始点云数据，包括：通过设置在通道两侧的对射光栅，采集待测动物的通过信号；若检测到所述通过信号，则获取待测动物通过时的多个不同角度的初始点云数据，并通过射频识别RFID阅读器获取通过动物的唯一性标识并与点云数据进行实时关联；其中，获取待测动物通过时的多个不同角度的初始点云数据，包括通过同步触发线驱动深度相机进行同步采集。3.根据权利要求1所述的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，其特征在于，对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据之前，还包括：对于每个初始点云数据，基于初始点云的三维向量，根据三维高斯分布计算每个点的邻域，根据所述邻域大小剔除异常点。4.根据权利要求1所述的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，其特征在于，所述对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据之前，还包括：对于每个初始点云数据，基于随机样本共识RANSAC算法进行平面点云数据提取，以过滤掉地面的点云数据。5.根据权利要求1所述的动物点云多视角实时采集与3D重建方法，其特征在于，所述对所述多个初始点云数据进行配准，生成待测动物的整体点云数据，包括：对于每侧的多个点云数据，以其中任一相机点云数据为源点云，其他相机点云数据依次为目标点云，采用Super
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4PCS算法，基于点对的仿射不变性，对所述源点云和所述目标点云进行配准，分别得到左右顶三侧的初步配准点云数据；将所述初步配准点云数据，以离...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇峰，马为红，李嘉位，薛向龙，于沁杨，高荣华，丁露雨，余礼根，
申请(专利权)人：北京市农林科学院信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：