【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量，尤其涉及一种建筑垃圾再生骨料体积测量方法及系统。
技术介绍
1、体积是空间中物体形态分析的重要参数，当计算出物体的准确体积后，在物体的单位体积内密度已知时，可以很快测算出物体重量。
2、规则体的体积可以利用现有的计算公式进行精确测量，然而，由于不规则物体的形状各异，例如建筑垃圾再生骨料加工完成后通常需要对重量进行预估，但再生骨料的体积为不规则形状，所以测量出不规则再生骨料的体积一直是一个难题；再生骨料简称为骨料。
3、在计算机视觉应用领域中，点云数据的三维表示已经成为当前的研究热点之一，并在机器人、自动驾驶等领域应用十分广泛；对于许多的实际应用场景，依靠人工去计算物体的体积，效率低下且容易出错，通过将点云数据的图像处理方法应用到物体的体积计算上，减少了人力的投入，也提高了处理效率。
4、现有的基于三维点云测量物体体积的方法包括：凸包法、切片法、表面重建法以及三角剖分法；凸包法只适用于凸形物体，对于非凸形物体测量误差较大；曲面重建法受点云密度、精度及生成网格数量影响，对非凸面物体测量效果不理想，且易发生曲面过拟合；切片法只适用于封闭点云，三角剖分法需要将点云拟合成曲面模型，面对复杂点云或非凸点云时，点云三角剖分容易发生过拟合。
5、此外，现有骨料还有采用传统皮带秤测量，但受限于骨料自身特征，存在皮带秤维护困难问题。
技术实现思路
1、针对现有方法的不足，本专利技术解决可再生骨料采用传统皮带秤测量，受限于骨料自身特征，
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种建筑垃圾再生骨料体积测量方法包括以下步骤：
3、步骤一、去除场景中背景点云，获取骨料的三维点云数据；
4、具体包括：
5、步骤11、获取骨料的rgb-d图像；
6、步骤12、分割出骨料所占像素，得到与rgb-d宽高一致的骨料掩膜；创建与深度图像d宽高一致的像素值全为0的图像d’，将掩膜中像素值为1的像素所在位置的索引记为m，将深度图像d对应m中位置的深度值复制到图像d’对应的m位置上，图像d’剩余的像素值为0；
7、步骤13、初始化深度图像d的 x、y轴坐标数组，将坐标数组扩展至二维网格，将二维网格转换为三维点云。
8、作为本专利技术的一种优选实施方式，将二维网格转换为三维点云的公式为：
9、；
10、其中， arange表示根据图像的宽高初始化0到宽高数值序列； width、height为图像的宽、高； x o、 y o分别代表图像中每一列的 x轴坐标和每一行的 y轴坐标； meshgrid表示将一维数组 x o、 y o组合成二维坐标矩阵； depth表示深度值； scale表示深度值的缩放因子； c x和 c y为相机的主点坐标； f x和 f y为相机的焦距； stack为按通道维度进行拼接函数； x map和 y map为二维网格。
11、步骤二、对骨料的点云进行平面拟合，并校正空间位置；
12、作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤二具体包括：
13、步骤21、在骨料点云 cloud中随机选取一部分数据点作为内点集，使用 ransac法根据设定的迭代次数进行平面拟合，得到第一拟合平面；
14、作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤21具体包括：根据内点集构建初始拟合平面，通过计算内点集外的其余数据点到初始拟合平面的距离，如果距离小于设定阈值，则将其余数据点更新至内点集中；重复执行，选取设定迭代次数下内点数最多的平面作为第一拟合平面。
15、步骤22、计算第一拟合平面上两个向量 v1、 v2，再计算两个向量的叉积得到平面法向量 n；
16、步骤23、设定与平面法向量 n垂直且与 xoy平面平行的向量 v，以 v为平面的旋转轴，计算平面法向量 n与 z轴正方向的单位向量 m的夹角的余弦值；
17、步骤24、计算罗德里格斯旋转矩阵；
18、步骤25、点云经罗德里格斯旋转矩阵旋转后，并基于第一拟合平面的点云中所有点的高度均值进行平移点云，将第一拟合平面与 xoy平面重叠，得到校正后的第二拟合平面。
19、作为本专利技术的一种优选实施方式，罗德里格斯旋转矩阵，公式为：
20、；
21、式中， i表示单位矩阵， v x表示为旋转轴 v向量的反对称矩阵， θ为旋转角度为法向量与单位向量的夹角， a和 b是向量 v的 x和 y轴分量， h为罗德里格斯旋转矩阵。
22、步骤三、设计自适应网格的逻辑回归模型用于计算点云投影面积，并基于投影面积获取骨料的体积和重量；
23、作为本专利技术的一种优选实施方式，设计自适应网格的逻辑回归模型用于计算点云投影面积包括：
24、步骤31、在第二拟合平面中选择 m’个点，根据 本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，将二维网格转换为三维点云的公式为：
3.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，步骤21具体包括：根据内点集构建初始拟合平面，通过计算内点集外的其余数据点到初始拟合平面的距离，如果距离小于设定阈值，则将其余数据点更新至内点集中；重复执行，选取设定迭代次数下内点数最多的平面作为第一拟合平面。
4.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，罗德里格斯旋转矩阵，公式为：
5.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，设计自适应网格的逻辑回归模型用于计算点云投影面积包括：
6.根据权利要求5所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，基于投影面积获取骨料的体积和重量包括：
7.建筑垃圾再生骨料体积测量系统，其特征在于，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行指令以实现如权利要求1-6任一项所述的建筑垃圾
8.存储有计算机程序代码的计算机可读介质，其特征在于，计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法。
...【技术特征摘要】
1.一种建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，将二维网格转换为三维点云的公式为：
3.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，步骤21具体包括：根据内点集构建初始拟合平面，通过计算内点集外的其余数据点到初始拟合平面的距离，如果距离小于设定阈值，则将其余数据点更新至内点集中；重复执行，选取设定迭代次数下内点数最多的平面作为第一拟合平面。
4.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生骨料体积测量方法，其特征在于，罗德里格斯旋转矩阵，公式为：
【专利技术属性】
技术研发人员：王伟杰，蒲飞，季斌，顾新宇，
申请(专利权)人：江苏绿和环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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