[发明专利]一种面向家居板材上下料的基于激光雷达的平面多板材定位方法

权利要求书

1.一种面向家居板材上下料的基于激光雷达的平面多板材定位方法，其特征在于：所述定位方法包括以下步骤：

(1)相机的二维码定位与识别：根据SSD来定位二维码，根据datamatrix库来识别二维码；

(2)线激光的数据采集与分析，过程如下：

利用多个RPLIDAR激光雷达采集数据，并对数据进行整合，通过对数据进行分析获得轮廓；

首先对每一个激光雷达进行标定，将多个激光雷达的坐标统一到一个坐标系下，然后利用多个RPLIDAR激光雷达采集数据，将数据保存在二维图像上，然后对每一幅图像上的数据进行整合，将其整合到一张图像上；

再对整合好的图像利用霍夫直线检测的方法进行直线检测，将检测到的直线段数据保存下来，保存的直线段信息包括直线段的两个端点，直线段的直线一般方程系数A,B,C,直线段斜率，直线段的长度，以及直线段的正切角；

完成直线段检测后，对直线段数据进行直线段拟合，将斜率的差值小于一定阈值距离很近的直线段进行拟合，拟合的情况有两种，第一种是两直线段的距离小于一定阈值且斜率的差值小于一定阈值，将长度较短的直线段投影到较长的直线段上，若较短的直线段的两端点的投影均在较长直线段的两端点之间，则删去较短的直线段；第二种是两直线段的距离小于一定阈值且斜率的差值小于一定阈值，将长度较短的直线段投影到较长的直线段上，若较短的直线段的一个端点的投影在较长直线段的两端点之间，另一个端点的投影没在较长直线段的两端点之间，则保留该在较长直线段的两个端点和较短直线段的两个端点中距离最大的两个端点，并用该两个端点生成一条新的直线段，剔除原始的较长、较短两条直线段；在拟合完直线段后，将保留下来的直线段进行直角检测，根据直线段的斜率以及两直线段的距离来确定是否能够成直角，两直线段的正切角差值π/2，且其中一条直线段的两端点和另一直线段的两端点中两两组合的最小距离值小于阈值，则认为构成直角，将检测出来的直角段保留下来；直角的信息包括两直角边的直线段信息，直角点，直角的两个端点，直角的外切圆，以及外切圆圆心和半径信息；

然后再进行直角拟合，将距离相近的且方向一样的直角只保留有较长直线段的直角；

处理完获得直角数据后，对直角进行有公共边聚类，将有公共边的直角聚成一个类别主要方法是将直角信息和已有聚类里的直角进行判别是否存在公共直线段，若存在公共直线段，则该直角属于此聚类，若不存在，则对下一个聚类进行判断，若该直角与已有的聚类均不存在公共直线段，则再重新添加一个聚类，并将该直角添加到该聚类之中，当完成一次聚类后，会存在“欠聚类问题”，有一个直角A分别存在两个与其两边有公共边的直角B,C，若A先进入聚类，然后B,C进入聚类则没问题；若B与C在A未进入聚类前先进入聚类，则B，C将不属于同一个聚类，为了解决该问题，在完成一次聚类之后，将已有的聚类进行公共边检测，将存在有公共边的两个聚类合并成一个聚类；

完成聚类之后，然后对聚类的直角进行轮廓提取，在聚类中随机找到一个直角，并分别沿该直角的两个直角边方向检测是否存在有公共边的直角，若不存在，则停止搜寻；若存在，则依次找有公共边的直角是否仍存在有公共边的直角，直到找完所有直角，然后从该搜寻到的直角结果的一端开始依次记录下直角点信息，直角点信息即为轮廓信息，再在轮廓中计算出预质心，若轮廓的直角数小于等于4，则预质心为直角对应的外接圆半径最大的外接圆圆心；若轮廓直角大于四个直角，找到轮廓内X方向最大最小值，Y方向上的最大最小值，预质心的X为：X方向最大值加最小值除以2，预质心的Y为:Y方向最大值加最小值除以2，再将轮廓关于预质心位置进行排序；

(3)结合二维码信息和线激光信息计算质心，过程如下：

利用二维码信息和激光雷达获得的轮廓信息，进行针对离二维码最近距离的直线聚类，再用直线聚类情况构成相关直角结合二维码信息计算出质心；

所述步骤(3)中，若轮廓里只有一个二维码，则直接计算质心；

若轮廓里有多个二维码，则需要先进行离二维码最近的直线聚类，每条直线在二维码所在位置能够投影到该直线上为前提，找最近的二维码；

若直线聚类数目最多的二维码存在4条直线，则直接找到三个直角，这样就能获得板材相邻两条边的信息，从而能够直接计算出板材的质心；

若直线聚类数目最多的二维码存在3条直线，则确定板材一条边的位置，找到该边所在直角，对二维码的信息进行解读，获取板材真实尺寸，然后和已知计算出来的一边尺寸进行匹配，再沿着直角的另一条边截取相应长度，然后计算出板材质心位置；

若直线聚类数目最多的二维码只存在2条直线，则判断该二维码所属板材是不是正方形，若是则沿着直角两边均截取相应的长度，然后计算质心；

若直线聚类数目最多的二维码只有小于等于两条直线，且二维码的板材信息不是正方形，则根据二维码对轮廓进行逐一割取，直至所有割出的轮廓符合自己的二维码在本轮廓中，其他二维码不在该轮廓中，且每个轮廓都在未割的大轮廓内，则认为找到一个正确的质心。

2.如权利要求1所述的一种面向家居板材上下料的基于激光雷达的平面多板材定位方法，其特征在于：所述步骤(1)中，对数据做些预处理，包括旋转模糊操作，然后使用更改过的深度学习网络对数据进行训练，得到一个caffe预测模型；之后调用这个模型对设备中输入的图像进行预测，判断出该图像中所包含的所有二维码所在区域，最后输出二维码所在的区域和信息；在SSD定位出二维码之后，然后利用datamatrix库进行识别，最后给出二维码的位置和信息。