[发明专利]一种去除深度图像中局外点的圆锥拟合方法及装置

说明书

本发明涉及一种去除深度图像中局外点的圆锥拟合方法及装置，该方法包括：选取深度图像中的有效深度数据点和其对应的法向量，选取的有效深度数据点为至少三个；对有效深度数据点和其对应的法向量进行拟合，得到若干候选圆锥；计算有效深度数据点到所述候选圆锥的距离，计算有效深度数据点对应的法向量与理想法向量的角度；对候选圆锥进行迭代循环，选取内点最多对应的候选圆锥为次优圆锥；将次优圆锥作为初始值，并对次优圆锥的内点进行拟合，得到优选圆锥；对优选圆锥进行迭代寻优，选取内点最多对应的优选圆锥作为最优圆锥。本发明选取少量的有效深度数据点和其对应的法向量进行拟合，并增加迭代寻优的次数，以得到误差最小的最优圆锥。

技术领域

本申请涉及视觉图像技术领域，尤其涉及一种去除深度图像中局外点的圆锥拟合方法及装置。

背景技术

在视觉图像领域,深度图像可以反映所拍摄物体的三维信息。深度图像中每个像素点的灰度值可用于表征图像场景中某一点距离摄像机的远近，如果深度图像中有拍摄到的物体的图像，通过表达物体的图像像素点就能够直接反应物体可见表面的三维几何形状。进一步，在工业检测中，可以先通过拍摄获得待检测物体的深度图像，再对深度图像中待检测物体的全部轮廓或部分轮廓的像素点进行拟合，进而得到对应的拟合图像，然后基于该拟合图像实现待检测物体的工业检测，比如高度测量、体积测量以及其它相关的检测操作。

但是，如图1所示的深度图像，其中除了可参与拟合的内点，还有由于环境影响或待检测物体本身存在缺陷等因素而导致产生的局外点，其中，内点是指与待检测物体表面之间的距离小于等于误差距离的像素点，局外点是指与待检测物体表面之间的距离大于误差距离的像素点。然而，对深度图像中待检测物体的全部轮廓或部分轮廓的像素点进行拟合时，如果参与拟合的像素点中包括有局外点，则拟合获取的拟合图像存在较大误差，进而会导致后续对待检测物体高度及体积的测量或检测不准确。因此，有必要对深度图像中的局外点进行去除。

然而，在去除深度图像中的局外点时，还需要考虑待检测物体的形状。大多数待检测物体的形状由球面、柱面或者锥面等二次曲面构成，若拍摄不同形状的待检测物体，则获得的深度图像也不同，而对于不同的深度图像，需要采用与待检测物体形状对应的去除深度图像中局外点的方法。比如，待检测物体为圆锥状时，现有技术采用针对圆锥的去除局外点的方法，比如，采用坐标变换法、投影法或最小二乘法去除圆锥中的局外点。

上述三种去除局外点的方法共同的操作步骤是，首先是对深度图像中的全部像素点进行拟合操作，拟合形成次优圆锥，然后根据拟合形成的次优圆锥，将参与拟合的局外点进行一次去除操作，再将留下的内点再次拟合，形成最优圆锥。而一次性去除局外点的方式可能存在以下两种不好的情况：1、不仅去除掉应该去除的局外点，还去除掉少量内点，此时可参与再次拟合的内点数量偏少；2、没有将局外点完全去除，导致留下的内点中还掺杂有局外点，此时可参与再次拟合的点不仅包括内点，还包括没有去除掉的局外点。上述的两种情况都可能导致再次拟合的结果不准确，形成的最优圆锥误差较大，进而使得后续对最优圆锥高度及体积的测量或检测不准确。

因此，上述三种方法不能准确地去除局外点的干扰，留下最佳数量的内点，以达到高效和高精度的圆锥拟合。

发明内容

本申请提供了一种去除深度图像中局外点的圆锥拟合方法及装置，以解决现有圆锥拟合方法并不能有效地去除局外点的干扰，以达到高效和高精度的圆锥拟合的问题。

本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种去除深度图像中局外点的圆锥拟合，包括：

选取深度图像中的有效深度数据点和其对应的法向量，其中，选取的有效深度数据点为至少三个，有效深度数据点指深度图像中掩膜值为true、数据信息为-32768～32768、法向量不为零向量，且存在至少三个邻域点的像素点；

对所述有效深度数据点和其对应的法向量进行拟合，得到若干候选圆锥；