【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，属于机器视觉领域。
技术介绍
1、随着工业企业在生产过程中对流程管控的要求的不断提升，以及减少高强度工作对工人产生的劳动损伤，物料装箱与包装的过程急需实现自动化。
2、纸箱作为最常用的包装材料，广泛应用于各种产品的包装过程。在多数应用场景中纸箱内装填物的高度是标准的、确定的，如罐装饮料、纸张等。但在一些其他场景下的纸箱的装填物是高度不固定的，比如在冷鲜肉装箱过程中，不同部位不同大小的肉块会因为密度、形状等的差异导致装箱高度过高，最终导致封箱机无法完成封箱。
3、因此，急需一种在线纸箱装填物高度的测量方法，能够在装填物高度不确定的情况下对其高度进行快速的、非接触的测量，对装填过高的情况及时发出警报，避免封箱时出现卡箱。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法。本专利技术实现了一种纸箱装填物高度测量方法，可以作为封箱前的检测环节，避免封箱机因为装填物过高导致无法封箱。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，包括以下步骤：
3、通过在输送线上方设置的3d传感器，垂直向下采集无纸箱时输送带的三维图像，进行背景建模，并将输送带拟合成平面作为参考平面；
4、在实时测量期间，通过3d传感器获取图像，进行背景去除提取纸箱所对应的前景区域，之后通过梯度特征去除纸箱侧壁的干扰，测量每一
5、所述通过3d传感器获取图像，具体为输送线上的纸箱沿长边方向前进，进入到测量位置后停止并触发拍照。
6、所三维图像为xyz点云数据。
7、将xyz点云转换为深度图，然后使用深度图进行背景建模。
8、所述进行背景建模，包括以下步骤：
9、采集多张输送带的深度图像，并根据这些图像统计输送带深度图像中像素点的灰度均值与方差，得到灰度均值图像i和方差图v；
10、根据灰度均值图像i和方差图v进行前景提取，具体如下：
11、t(x，y)＝i(x，y)+max(tabs，tvarv(x，y))
12、tabs为灰度差值的阈值，tvar为方差阈值，t(x，y)是表示输送带的背景阈值图像的像素值，i(x，y)是用于创建背景模板的图像的均值图像像素值，v(x，y)是用于创建背景模板的图像的方差图像像素值。
13、所述进行背景去除提取纸箱所对应的前景区域，通过下式实现：
14、当实时图像像素点c(x，y)满足下式时，c(x，y)即属于前景区域。
15、c(x，y)＞t(x，y)
16、其中，t(x，y)是表示输送带的背景阈值图像的像素值。
17、所述通过梯度特征去除纸箱侧壁的干扰，得到填充物区域，包括以下步骤：
18、
19、i(x，y)＝1表示该点属于纸箱的侧壁区域，g(x，y)为深度图像素点，d为设定值，用于表示梯度计算时所选取的两点间的距离，t为梯度阈值，abs表示绝对值计算。
20、所述测量每一个纸箱内的装填物高度，包括以下步骤：
21、将滤除了纸箱侧壁后的填充物区域转换为三维点，并向参考平面投影，计算填充物的三维点与输送带平面的垂直距离；
22、对投影得到的垂直距离统计直方图，选择累积直方图中第一个超过阈值的点所对应的灰度值作为阈值，并将此灰度值转换为物理距离值，作为装填物高度。
23、一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量系统，包括：
24、背景建模模块，用于通过在输送线上方设置的3d传感器，垂直向下采集无纸箱时输送带的三维图像，进行背景建模，并将输送带拟合成平面作为参考平面；
25、装填物高度测量模块，用于在实时测量期间，通过3d传感器获取图像，进行背景去除提取纸箱所对应的前景区域，之后通过梯度特征去除纸箱侧壁的干扰，测量每一个纸箱内的装填物高度。
26、本专利技术具有以下有益效果及优点：
27、1.本方案能够有效解决装填过高导致封箱环节卡箱的问题。
28、2.本方案为非接触式测量，结构简单、测量速度快。
29、3.本方案具有极高的柔性，能够同时兼容多种尺寸的纸箱。
30、4.本方案具有较强的鲁棒性，对传感器的噪点、输送带的偏差、装填物的局部凸起等均有较好的抗干扰效果，测量精度准确可靠。
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1.一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述通过3D传感器获取图像，具体为输送线上的纸箱沿长边方向前进，进入到测量位置后停止并触发拍照。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所三维图像为XYZ点云数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于将xyz点云转换为深度图，然后使用深度图进行背景建模。
5.根据权利要求2所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述进行背景建模，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述进行背景去除提取纸箱所对应的前景区域，通过下式实现：当实时图像像素点c(x,y)满足下式时，c(x,y)即属于前景区域。
7.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述通过梯
8.根据权利要求1所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述测量每一个纸箱内的装填物高度，包括以下步骤：
9.一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的一种基于3D视觉的在线纸箱装填物高度测量方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述通过3d传感器获取图像，具体为输送线上的纸箱沿长边方向前进，进入到测量位置后停止并触发拍照。
3.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所三维图像为xyz点云数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于将xyz点云转换为深度图，然后使用深度图进行背景建模。
5.根据权利要求2所述的一种基于3d视觉的在线纸箱装填物高度测量方法，其特征在于，所述进行背景建模，包括以下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于3d视觉的在线纸箱装填物...
【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，陈帅，李晓良，赵越，王诗琦，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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