[发明专利]一种基于三维点云的目标识别与定位方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于三维点云的目标识别与定位方法及系统，把工业生产上下料中目标工件的识别与定位过程分为离线特征提取和在线特征匹配两个模块，大大减少了实时阶段的计算量，提高了运算速度。本发明引入了匹配质量评估以获得精确的工件三维位置和姿态，从而控制工业机器人以相应姿态抓取被识别的工件。不同于针对工件局部几何形状特征(如：圆、孔洞等)客制化开发的目标识别与定位算法，本发明能够进行通用识别与精确定位，对不同的工件不需要进行算法的重新开发，节省了开发时间。此外，传统的机器人上下料方案要求工件按照一定姿态进入相机视野，本发明对工件在相机视野中的姿态没有任何要求，工件可以离散放置、相互重叠或相互遮挡。

主权项

1.一种基于三维点云的目标识别与定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：离线特征提取，导入工件模型，计算并创建数据库；S2：在线特征匹配，获取最终的目标识别与定位结果；所述步骤S1具体包括如下步骤：S11：导入工件的模型点云；S12：计算模型点云中各个点对应的法向量；S13：在模型点云中随机选取一个模型点对，计算所述模型点对对应的模型点对特征；S14：重复所述步骤S13，获取模型点云中一定数量的模型点对及其对应的模型点对特征，使用上述获取的模型点对及其对应的模型点对特征创建数据库；所述步骤S2具体包括如下步骤：S21：采集工件所在场景的三维点云数据，即获取了工件的场景点云，对所述场景点云进行预处理；S22：计算预处理后的场景点云中各个空间点对应的法向量；S23：在场景点云中随机选取一个场景点对，计算所述场景点对对应的场景点对特征；S24：特征匹配，使用所述场景点对特征在所述步骤S14创建的数据库中查找具有相同特征的模型点对；S25：使用具有相同特征的模型点对和场景点对产生位姿假设；S26：对步骤S25中产生的位姿假设进行匹配质量评估；S27：多次循环步骤S23～S26，获取匹配质量最优的一个位姿假设作为最终的目标识别与定位结果。