[发明专利]用于测量具有圆形弧面的柱状物体的位姿的方法

摘要

本发明公开了一种用于测量具有圆形弧面的柱状物体的位姿的方法，可用于测量任意尺寸的圆形弧面的柱状物体的空间位置坐标与空间姿态角。通过对测量数据点分组顺次进行椭圆拟合，可以识别出任意复杂截面的轮廓数据中属于特定半径的圆柱形物体轮廓数据点；通过对于识别后的椭圆弧的中部数据点进行椭圆拟合并计算两侧数据点与拟合出椭圆的距离，可以精确的筛除不属于椭圆弧的测量数据；应用局部回归方法与三次样条插值方法对椭圆弧数据点进行处理，可以快速而有效的将数据平滑化处理与均匀化处理；对处理后的数据点进行椭圆拟合，准确得到圆柱形物体截面椭圆形状的五个特征参数；通过对参数的空间计算处理，最终得到圆柱形物体的位姿信息。

主权项

1.一种用于测量具有圆形弧面的柱状物体的位姿的方法，该方法包括：步骤101，采用线性激光二维测量传感器测量得到多个轮廓数据点，其中，以激光束发射的截面为xoy平面，所述圆形弧面的轴线不平行于所述xoy平面；步骤102，基于所述多个轮廓数据点进行椭圆拟合，识别出至少一个椭圆弧；步骤103，针对识别出的每个椭圆弧，对位于该椭圆弧中部的轮廓数据点进行椭圆拟合，基于位于该椭圆弧前部和后部的轮廓数据点与拟合得到的椭圆周间的绝对欧式距离来筛除位于该椭圆弧前部和后部的轮廓数据点中的误差点；步骤104，针对识别出的每个椭圆弧，对筛除误差点后剩余的轮廓数据点进行椭圆拟合，以确定相应椭圆的特征参数，所述特征参数包括椭圆中心在所述xoy平面中的位置、椭圆的长半轴长度a、椭圆的短半轴长度b、椭圆的倾斜方向；步骤105，基于所述特征参数，得到与识别出的每个椭圆弧对应的柱状物体段的位姿；其中，所述步骤102包括：设在步骤101中测量得到number个轮廓数据点，依次为p(x1,y1)、p(x2,y2)、…、p(xnumber,ynumber)；步骤A1，令i＝1，vertex＝1，flag＝0，进入步骤B1；步骤B1，对i至i+num‑1共num个轮廓数据点进行椭圆拟合，进入步骤C1；步骤C1，得到当前参与椭圆拟合的num个轮廓数据点中每一者与相应椭圆周间的绝对欧式距离errorj，j＝i,i+1,...,i+num‑1,进入步骤D1；步骤D1，如果当前参与椭圆拟合的num个轮廓数据点与相应椭圆周间的绝对欧式距离errorj，j＝i,i+1,...,i+num‑1均不超过测量误差阈值error_measure，则进入步骤E1，否则进入步骤F1；步骤E1，认为该num个轮廓数据点均位于同一椭圆弧上，并且如果flag＝0，则进一步记录p(xi,yi)为该椭圆弧的起点即start(vertex)＝i并且设置flag＝1，进入步骤G1；步骤F1，认为该num个轮廓数据点不位于同一椭圆弧上，并且如果flag＝1，则进一步记录p(xi+num‑2,yi+num‑2)为该椭圆弧的终点即finish(vertex)＝i+num‑2并且设置vertex＝vertex+1以及flag＝0，进入步骤G1；步骤G1，如果i+num‑1＝number，则结束；否则设置i＝i+1，回到步骤B1，对下一组num个轮廓数据点进行识别，直至i+num‑1＝number。