[发明专利]一种工件智能引导装配中实际点云处理方法

权利要求书

1.一种工件智能引导装配中实际点云处理方法，包括以下步骤：

S1、滤波处理：统计点云图中每个点的邻域，修剪其中不符合标准的点；

S2、拟合平面：使用RANSAC对经过S1处理后的点云图中的平台平面进行拟合处理，得到合适的点云平面方程；

S3、分割平面：根据S2得到的点云平面方程设定合理的平面范围，分离点云图中的平台平面点云，提取出仅包含工件的点云图，并重新进行S1对点云图进行滤波；完成后的工件点云图保存在新的点云文件中；

S4、分离工件：对S3中得到的含有两个工件的点云文件进行欧式聚类，设置合适的阈值后分离得到两个分别包含两个不同工件的点云图，将两个工件点云图分别保存在不同的点云文件中；

S5、位姿变换：使用GASD算法对S4处理后的两张点云图进行装配角度及位置计算，得到两个工件的装配矩阵。

2.根据权利要求1所述的工件智能引导装配中实际点云处理方法，其特征在于：所述S1统计每个点到它所有相邻点的平均距离，其中平均距离在标准范围之外的点定义为离群点；删除点云图中的所有离群点。

3.根据权利要求2所述的工件智能引导装配中实际点云处理方法，其特征在于：所述S2中进行拟合处理时，基于平面厚度设置误差阈值，精确拟合盛放平台坐标的点云。

4.根据权利要求3所述的工件智能引导装配中实际点云处理方法，其特征在于：所述S4中采用K-D树算法对点云图中的点云进行欧式聚类。

5.根据权利要求4所述的工件智能引导装配中实际点云处理方法，其特征在于：所述S5中使用GASD算法估计出点云的参考框架，并且使用PCA算法对参考框架进行计算，得出工件的质心坐标。

6.根据权利要求5所述的工件智能引导装配中实际点云处理方法，其特征在于：所述PCA算法包括给定一组表示对象局部视图的3D点Pi，其中i∈{1，2，...，n}，完成质心计算，得到质心然后由p_i和计算协方差矩阵C，公式如下:

得到C得特征值λ_i和对应得特征向量v_j，其中j∈{1，2，3}，使得Cv_j＝λ_jv_j；采用与最小特征值相关的特征向量v₁作为参照系的z轴；若v₁与查看方向之间的角度在[-90°，90°]、范围内，则舍弃v₁；最大特征值相关的特征向量v₃为参考坐标系的x轴，参考坐标系的y轴由v₂＝v₁×v₃计算得出；从所述参照系中，计算一个与正则坐标系对齐的转换[R|t]，用[R|t]转换局部视图中的所有点，定义如下:

使用参考帧对点云进行对齐，并计算出一个位姿不变的全局形状描述符；以原点为中心的点云轴向对齐的边界立方体被划分为m_s×m_s×m_s规则网格，对于每个网格单元，计算带有l_sbin的直方图；若l_s＝1则每个直方图bin将在3D规则网格中存储属于对应单元格的点数，并且计算每个单元格与云质心之间归一化距离的直方图；每个样本对直方图的贡献根据云中的总点数进行标准化，通过连接计算得到的直方图获得描述符。