[发明专利]一种工件投影轮廓提取方法、装置及相关设备

权利要求书

1.一种工件投影轮廓提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取工件目标三维姿态数据，并根据所述三维姿态数据预设初始姿态三维点云；

通过运用三维旋转变换对所述工件目标进行姿态矫正，根据所述初始姿态三维点云矫正后获得矫正三维点云；

根据所述矫正三维点云通过投影轮廓特征提取算法进行工件投影轮廓提取，生成特征矩阵的特征样本矩阵；

通过PCA算法对投影轮廓提取的所述特征矩阵进行降维处理，得到特征向量矩阵。

2.如权利要求1所述的工件投影轮廓提取方法，其特征在于，所述获取工件目标三维姿态数据，并根据所述三维姿态数据预设初始姿态三维点云具体包括以下子步骤：

运用PEMSPNC算法计算出工件目标的三维姿态角(α,β,θ)，并根据所述三维姿态角预设初始姿态三维点云P。

3.如权利要求2所述的工件投影轮廓提取方法，其特征在于，所述通过运用三维旋转变换对所述工件目标进行姿态矫正，根据所述初始姿态三维点云矫正后获得矫正三维点云具体包括以下子步骤：

运用三维旋转变换对工件目标进行姿态矫正，绕MCS坐标中X_m轴旋转-α角，Y_m轴旋转-β角，Z_m轴旋转-θ角，矫正使得探测工件的三维姿态角度均为0°,根据所述初始姿态三维点云P进行姿态矫正后的获得矫正三维点云P′。

4.如权利要求3所述的工件投影轮廓提取方法，其特征在于，所述根据所述矫正三维点云通过投影轮廓特征提取算法进行工件投影轮廓提取，生成特征矩阵的特征样本矩阵具体包括以下子步骤：

将所述矫正三维点云P′，分别投影至XY坐标平面，投影图像记为P_XY；

计算所述投影图像P_XY的质心分别为O_XY；

以所述O_XY为起点沿X轴正向的射线为极轴，通过计算所述投影图像P_XY中任一点p_i与O_XY的距离r_i及极轴的夹角θ_i,记p_i的坐标为(r_i,θ_i)，其中，θ_i∈[-π,π])；

以O_XY为起点，以角度Δ为间隔在[-π,π]范围内划分角度区间，划分角度区间的数目为K，其中，Δ的范围为(0.5°,5°)；

统计落在θ_k内的点与所述O_XY的距离，按照降序排列，得到最大距离值max作为投影轮廓向量的第k个值，具体公式(1)如下：

5.如权利要求4所述的工件投影轮廓提取方法，其特征在于，所述通过PCA算法对投影轮廓提取的所述特征矩阵进行降维处理，得到特征向量矩阵具体包括以下子步骤：

对特征矩阵X_MN进行中心化处理，计算特征矩阵X_MN的协方差矩阵C_MN；

通过SVD分解协方差矩阵C_MN得到特征向量e_i和对应的特征值λ_i，并将计算得到的λ_i进行降序排序，其中，i＝1,2,3…N；

根据计算得到的λ_i计算协方差矩阵C_MN中每个变量的贡献率θ_i和累计贡献率Θ_r，其中，i＝1,2,3…N；

根据设定的累计贡献率限度和求出的协方差前r列矩阵的所述累计贡献率Θ_r，选取所述特征向量矩阵的维度r；其中r≤N；

选取按降序排序的λ_i前r个特征值对应的e_i组合成目标的投影矩阵Z_Nr相乘得到降维后的所述特征向量矩阵Y_Mr，其中，i＝1,2,3…N。