[发明专利]一种基于点云平面轮廓匹配的货物托盘检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于点云平面轮廓匹配的货物托盘检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：由传感器采集包含货物托盘的仓储环境点云，通过滤波算法剔除稀疏的离群点；

步骤2：对步骤1中得到的点云进行法线估计，采用基于法线约束的区域生长算法，对点云进行平面分割；

步骤3：对步骤2中分割得到的各点云平面进行法线估计，并沿其法线方向进行投影，以生成栅格图；

步骤4：提取步骤3中的各点云栅格图的轮廓，并分别与货物托盘立面轮廓模板进行匹配；

步骤5：匹配成功的点云平面中心即为货物托盘中心，得到货物托盘中心到传感器之间距离和方位，通过计算该点云平面的法线得到货物托盘与传感器之间的相对姿态，从而完成货物托盘的检测与定位；

步骤4中，先进行轮廓特征提取，然后进行轮廓匹配，具体为：

S1:使用Canny算子提取步骤3中的各点云栅格图的轮廓，采用融合轮廓Hu不变矩和尺度比例特征为托盘轮廓特征向量，用于托盘的检测和识别；

对于轮廓C，以像素为基本单位，定义其轮廓外接矩形的长和宽分别为w、h，轮廓周长为l，轮廓面积即区域内像素个数为s，以此构建目标轮廓的长宽比S₁和占空比S₂两个尺度比例特征：

S₁＝w/h

S₂＝s/(w*h)

融合前两个Hu不变矩M₁、M₂及两个尺度比例特征，构建新的托盘轮廓特征向量

S2：轮廓匹配

对于待检测轮廓A和货物托盘立面轮廓模板B，采用欧式距离建立轮廓匹配相似度d(A,B)，即：

由相似度d(A,B)的定义可知，相似度d(A,B)越小，表明待检测轮廓与货物托盘立面轮廓模板越接近；反之表明待检测轮廓与货物托盘立面轮廓模板偏离程度越大；分别指轮廓A和B的Hu不变矩；分别指轮廓A和B的尺度比例特征。

2.根据权利要求1所述的一种基于点云平面轮廓匹配的货物托盘检测方法，其特征在于，步骤2中，所述的平面分割，即通过判断种子点与临近点法向量的方向接近程度进行区域生长，并限定生长区域的点云数量上限和下限，以剔除过大或过小的平面。

3.根据权利要求1-2任一项所述的一种基于点云平面轮廓匹配的货物托盘检测方法，其特征在于，步骤4中：

若提取的点云栅格图的轮廓与货物托盘立面轮廓模板匹配成功，则认为该轮廓对应的点云平面即为货物托盘，转步骤5；否则，继续使用其他点云栅格图的轮廓与货物托盘立面轮廓模板进行匹配，直至匹配成功。