[发明专利]用于平面表面分割的视觉系统和分析方法

权利要求书

1.一种用于采用视觉系统动态检查视野中物体的方法，包括：

捕获视野的三维(3D)点云数据；

将3D点云数据的每一个点转换为多个切向表面向量；

基于多个切向表面向量确定用于3D点云数据的每一个点的表面法向向量；

采用单元球面网格检测表面法向向量中的分布峰值，包括将二十面体内接到单元球面网格中，并递归细分其中的每个三角形，以生成具有多个三角形面和网格顶点的三角划分并且基于其检测分布峰值；

使用检测的分布峰值将平行平面分离，其中将平行平面分离包括使用控制器执行径向相接最近邻策略，其与基于单元划分的最近邻搜索过程组合，以在相同的取向上将分离的平行平面分割成多个平面区块；和

基于分割的平面区块识别物体的平面表面。

2.如权利要求1所述的方法，其中将3D点云数据转换为多个切向表面向量包括，获得两个邻近点的差，以将3D点云数据中每一个点转换为切向表面向量。

3.如权利要求1所述的方法，其中基于多个切向表面向量确定用于3D点云数据的每一个点的表面法向向量包括：

识别3D点云中每一个点周围的表面区域中点的邻域；

确定用于点的邻域中的每一个点的切向表面向量；和

计算用于点的邻域的切向表面向量的叉积。

4.如权利要求3所述的方法，其中识别3D点云中每一个点周围的表面区域中的点的邻域包括，识别用于3D点云数据中每一个点的7x7点的表面区域。

5.如权利要求1所述的方法，其中确定用于多个切向表面向量的表面法向向量包括：

识别3D点云数据中每一个点周围的点的邻域；

确定与点的邻域相关的切向表面向量；和

计算切向表面向量的叉积以确定用于3D点云数据中每一个点的表面法向向量。

6.如权利要求1所述的方法，其中采用单元球面网格检测表面法向向量中的分布峰值包括，在与单元球面网格相关的三角形的网格顶点上施加离散Laplacian-Beltrami(LB)算子，以检测分布峰值，包括：

识别单元球面网格上的参考点，

将三角形网格马赛克应用到单元球面网格，其中三角形网格马赛克近似于二阶导数，以及

基于将三角形网格马赛克应用到单元球面网格来确定单元球面网格上的峰值点。

7.如权利要求1所述的方法，其中捕获视野的3D点云数据包括使用数字摄像头捕获视野的3D点云数据。

8.如权利要求1所述的方法，其中使用分布峰值将平行平面分离包括沿平面法向方向使用距离分布将平行平面分割。

9.一种用于动态处理与视野相关的三维(3D)点云的方法，包括：

将3D点云的每一个点转换为多个切向表面向量；

基于多个切向表面向量确定用于3D点云的每一个点的表面法向向量；

采用单元球面网格检测表面法向向量中的分布峰值，包括将二十面体内接到单元球面网格中，并递归细分其中的每个三角形，以生成具有多个三角形面和网格顶点的三角划分并且基于其检测分布峰值；

使用检测的分布峰值将平行平面分离，其中将平行平面分离包括使用控制器执行与基于单元划分的最近邻搜索过程组合的径向相接最近邻策略，以在相同的取向上将分离的平行平面分割成多个平面区块；和

基于分割的平面区块识别平面表面。

10.一种用于动态检查视野中的物体的视觉系统，包括：

数字摄像头，信号连接到摄像头控制器，所述摄像头控制器信号连接到分析控制器；

数字摄像头配置为捕获包括视野的三维(3D)影像的位图影像文件；

摄像头控制器在位图影像文件上执行数字信号处理，以产生3D点云；和

分析控制器执行控制例程，其包括以下步骤：

将3D点云数据的每一个点转换为多个切向表面向量，

基于多个切向表面向量确定用于3D点云数据的每一个点的表面法向向量；

采用单元球面网格检测表面法向向量中的分布峰值，包括将二十面体内接到单元球面网格中，并递归细分其中的每个三角形，以生成具有多个三角形面和网格顶点的三角划分，包括在与单元球面网格相关的三角形的网格顶点上施加离散Laplacian-Beltrami(LB)算子，以检测分布峰值，

使用检测的分布峰值将平行平面分离，其中将平行平面分离包括执行径向相接最近邻策略，其与基于单元划分的最近邻搜索过程组合，以在相同的取向上将分离的平行平面分割成多个平面区块；和

基于分割的平面区块识别物体的平面表面。