[发明专利]用于平面表面分割的视觉系统和分析方法

说明书

本发明提供一种用于平面表面分割的视觉系统和分析方法。视觉系统配置为动态地检查视野中的物体。这包括使用摄像头捕获视野的三维(3D)点云数据和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。使用距离分布峰值分离平行平面。执行径向相接最近邻策略，其与基于单元划分的最近邻过程组合，以将平面区块分割。基于分割的平面区块识别平面表面。

技术领域

本发明涉及机器视觉系统。

背景技术

机器视觉系统用于制造环境，以通过捕获和分析数字影像而自动地检查零件、部件、子系统和其他制造产品。

发明内容

一种视觉系统配置为动态检查视野中的物体。这包括使用摄像头捕获视野的三维(3D)点云数据和将3D点云数据的每一个点转变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。使用距离分布峰值分离平行平面。执行径向相接最近相邻策略，其与基于单元划分的最近相邻搜索过程组合，以将平面区块分割。基于分割的平面区块识别平面表面。

根据本发明一方面，提供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；

使用距离分布峰值将平行平面分离；

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，以将平面区块分割；和

基于分割的平面区块识别物体的平面表面。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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，在单元球面网格的网格顶点上施加离散Laplacian-Beltrami(LB)算子，以检测分布峰值。

优选地，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。

优选地，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离。

根据本发明再一方面，提供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；