[发明专利]一种构件尺寸检测中基于包围盒的无关点云剔除方法

权利要求书

1.一种构件尺寸检测中基于包围盒的无关点云剔除方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)在构件上设置3个及以上的标记点，所述的标记点包括第一标记点(1)、第二标记点(2)和第三标记点(3)，所述的第一标记点(1)与第二标记点(2)的连线和第一标记点(1)与第三标记点(3)的连线之间形成直角；

S2)三维重建生成目标构件点云，并识别得到世界坐标系(10)中标记点的坐标；

S3)获取目标构件点云所在的世界坐标系(10)，并设定参考坐标系(11)，所述的世界坐标系(10)的原点为第一标记点(1)，所述的世界坐标系(10)的x轴方向向量为第一标记点(1)与第二标记点(2)之间的方向向量，所述的世界坐标系(10)的y轴方向向量为第一标记点(1)向第三标记点(3)的方向向量，所述的参考坐标系(11)的原点坐标为(0,0,0)，所述的参考坐标系(11)的x轴方向向量所述的参考坐标系(11)的y轴方向向量

S4)计算两坐标系之间的坐标变换矩阵，并利用坐标变换矩阵将目标构件点云转换至参考坐标系(11)下，具体包括：

S41)计算世界坐标系(10)的x轴方向向量和世界坐标系(10)的y轴方向向量所述的世界坐标系(10)的x轴方向向量的计算式为：

所述的世界坐标系(10)的y轴方向向量的计算式为：

其中，x₁为第一标记点(1)的x轴坐标，x₂为第二标记点(2)的x轴坐标，x₃为第三标记点(3)的x轴坐标，y₁为第一标记点(1)的y轴坐标，y₂为第二标记点(2)的y轴坐标，y₃为第三标记点(3)的y轴坐标，z₁为第一标记点(1)的z轴坐标，z₂为第二标记点(2)的z轴坐标，z₃为第三标记点(3)的z轴坐标；

S42)计算世界坐标系(10)的原点和参考坐标系(11)的原点之间的平移向量

S43)计算使两坐标系x轴旋转至重合的第一旋转矩阵R和使两坐标系y轴旋转至重合的第二旋转矩阵R'，所述的第一旋转矩阵R的计算式为：

其中，为第一旋转轴，θ为第一旋转角，为第一旋转轴沿x轴方向的向量，为第一旋转轴沿y轴方向的向量，为第一旋转轴沿z轴方向的向量，n_x为第一旋转轴沿x轴方向的向量的模，n_y为第一旋转轴沿y轴方向的向量的模，n_z为第一旋转轴沿z轴方向的向量的模；

所述的第二旋转矩阵R'的计算式为：

其中，为第二旋转轴，θ'为第二旋转角，为第二旋转轴沿x轴方向的向量，为第二旋转轴沿y轴方向的向量，为第二旋转轴沿z轴方向的向量，n_x'为第二旋转轴沿x轴方向的向量的模，n_y'为第二旋转轴沿y轴方向的向量的模，n_z'为第二旋转轴沿z轴方向的向量的模；

S44)根据第一旋转矩阵R和第二旋转矩阵R'，计算得到总旋转矩阵R_总＝RR'；

S45)得到世界坐标系(10)和参考坐标系(11)之间的坐标变换矩阵，所述的坐标变换矩阵的表达式为：

S46)利用坐标变换矩阵将目标构件点云转换至参考坐标系(11)下；

S5)根据目标构件点云在参考坐标系(11)各坐标轴上的端点，构建一个包围盒(9)；

S6)将处于该包围盒(9)内的点云数据保留，将处于该包围盒(9)外的点云数据删除，完成对无关点云的剔除；

S7)利用完成无关点云剔除的点云模型，对构件尺寸进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种构件尺寸检测中基于包围盒的无关点云剔除方法，其特征在于，所述的第一标记点(1)设置于目标构件的直角顶点，所述的第二标记点(2)和第三标记点(3)分别设置于该直角顶点的直角边上。

3.根据权利要求1所述的一种构件尺寸检测中基于包围盒的无关点云剔除方法，其特征在于，所述的包围盒(9)的x轴坐标范围为x∈[x_min,x_max]，y轴坐标范围为y∈[y_min,y_max]，z轴坐标范围为z∈[z_min,z_max]，其中，x_max和x_min分别为目标构件点云在x轴方向的最大坐标值和最小坐标值，y_max和y_min分别为目标构件点云在y轴方向的最大坐标值和最小坐标值，z_max和z_min分别为目标构件点云在z轴方向的最大坐标值和最小坐标值。