基于机器视觉和单片机的快递包裹体积测量系统.doc

摘要：近年来，随着我国人民消费水平的日益提升和消费方式的转变，以及各种如“618”“11.11”等电商平台促销活动的推广，我国的电子商务物流服务业得到了快速发展，其中快递服务业增长尤其迅速。快递包裹在转运过程中，需要获取其三维体积信息用以储存、运输成本的计算。目前，快递行业内所使用的自动化快递包裹体积计量系统通常是采用线形激光、二位激光扫描仪或红外测量光幕等二位扫描位移传感器的，通过对待测包裹的截面进行累加的方式来计算出其体积的。这对于在传送带上高速且尺寸较小的快递包裹不是非常适用。双目立体视觉系统成像速度快、质量高，适用于高速运动的快递包裹的体积测量。 

本文通过对双目视觉技术的研究，设计了一种可实现对传送带上高速推送的快递包裹体积的快速、精确测量的测量方案。首先用双目相机获得棋盘格标定板各种不同位置、角度的图像，对获得的图像进行双目标定从而确定双目相机的相关参数；再用立体匹配算法处理快递包裹的图像，获得快递包裹图像的视差图；然后，通过对视差图分析获取图像三维坐标，最后根据快递包裹体积算法计算体积。

关键词：快递包裹；双目立体视觉技术；双目标定；角点检测；立体匹配；体积计算

目录

摘要

ABSTRACT

1.绪论-1

1.1课题的背景和研究意义-1

1.2国内外机器视觉研究现状-2

1.3机器视觉的发展趋势-2

1.4论文主要内容和章节安排-3

1.5本章小结-3

2.章快递包裹体积计量系统-5

2.1 体积测量系统的硬件整体框架-5

2.2 机器视觉系统硬件组成部分：-7

2.3 机器视觉软件-11

3.3.双目立体视觉-12

3.1双目立体视觉的数学原理-12

3.1.1双目立体视觉的三维测量原理-12

3.1.2双目立体视觉的数学模型-13

3.2线性模型（针孔模型）-14

3.2.1四个坐标系-14

3.2.2坐标系间的转换关系：-15

3.3非线性模型-17

3.4本章小结-19

4.双目标定流程-20

4.1图像的预处理-20

4.1.1图像的滤波-20

4.1.2图像的增强-20

4.1.3 Opencv中图像滤波预处理-21

4.2角点检测-21

4.2.1角点的定义-21

4.2.2角点检测的准则及分类-21

4.2.3角点检测算法-22

4.2.4Opencv中角点相关函数原型-24

4.3双目标定参数-24

4.3.1双目相机标定参数说明-24

4.3.2Opencv中双目标定函数原型-26

4.4双目校正-26

4.4.1极线约束-27

4.4.2Opencv中双目校正函数原型-28

4.5本章小结-28

5.双目立体匹配-29

5.1视差理论-29

5.1.1视差矢量和视差图-29

5.2视差空间图像DSI-30

5.3立体匹配约束-30

5.4匹配基元-31

5.5立体匹配算法及其分类-32

5.6立体匹配过程-33

5.7本章小结-35

6. 系统联调-36

6.1系统流程：-36

6.2准备好棋盘格标定板如图-37

6.3拍摄标定图像-37

6.4提取角点信息-38

6.5标定结果：-39

6.6立体矫正函数原型-41

6.7立体匹配BM算法-41

6.8视差图-41

6.7本章小结-43

参 考 文 献-44

致 谢-45