用于对象标识的方法和计算系统技术方案

本发明专利技术涉及用于对象标识的方法和计算系统。具体地，提供了用于处理空间结构数据的系统和方法。所述系统访问空间结构数据，所述空间结构数据描述对象结构并且具有表示所述对象结构的多个层的深度信息。所述系统还从所述空间结构数据中提取所述空间结构数据的表示所述多个层中的一层的一部分。所述系统从所述空间结构数据的所述部分中标识描述所述层的轮廓的多个顶点。另外，所述系统还基于所述多个顶点标识所述层的凸角，并根据所述凸角执行对象识别。

Methods and computing systems for object identification

【技术实现步骤摘要】
用于对象标识的方法和计算系统本申请是申请日为2020年1月17日、题为“用于对象标识的方法和计算系统”的专利技术专利申请202010050029.6的分案申请。
本公开涉及用于处理空间结构数据的计算系统和方法。特别地，本公开的实施方案涉及对用空间结构数据来描述其结构的对象的角的检测。
技术介绍
随着自动化变得越来越普遍，机器人在更多的环境中使用，例如在仓库和制造环境中。例如，机器人可用于在仓库中将物品装载到托盘上或从托盘上卸下，或在工厂中从传送带上拾取物品。机器人的运动可以是固定的，或者可以基于输入，例如由仓库或工厂中的一个或多个传感器获得的空间结构数据。可以通过根据空间结构数据执行的对象识别来辅助机器人引导。因此，改善对象识别的方法和技术是有价值的。
技术实现思路
在一个实施方案中，提供一种包括非暂时性计算机可读介质和处理电路的计算系统。当描述对象结构的空间结构数据存储在非暂时性计算机可读介质中时，处理电路被配置为执行以下方法：访问空间结构数据，该空间结构数据具有表示对象结构的多个层的深度信息；从空间结构数据中提取出空间结构数据中表示多个层中的一层的一部分；从空间结构数据的该一部分中标识出描述该层的轮廓的多个顶点。在一个实施方案中，非暂时性计算机可读介质具有指令，这些指令在由处理电路执行时使处理电路执行上述方法。附图说明图1A至图1F示出了根据本专利技术的实施方案的被配置用于访问和处理空间结构数据的空间结构感测设备和计算系统。图2A-2C提供了框图，这些框图示出了根据本专利技术的实施方案的被配置为处理空间结构数据的计算系统。图3提供了示出根据本文的实施方案的处理空间结构数据的方法的流程图。图4A-4E示出了根据本文的实施方案的计算系统的操作的各方面。图5A-5G示出了根据本文的实施方案的计算系统的操作的各方面。图6A-6C示出了根据本文的实施方案的计算系统的操作的各方面。具体实施方式本公开提供用于处理诸如点云之类的空间结构数据的系统和方法，并且更具体地涉及从空间结构数据标识凸角。在一个实施方案中，空间结构数据可以描述一个或多个对象的结构(可以称为对象结构)，并且凸角通常可以对应于对象结构的外角。在某些情况下，凸角可用于执行对象识别，这可能涉及确定空间结构数据表示什么对象或对象类型。如果通过诸如深度摄像头之类的空间结构感测设备获取空间结构数据，则对象识别可以确定空间结构感测设备正在或已经感测了什么对象或对象类型。在某些情况下，对象识别的输出可以被机器人控制系统用来引导机器人或其他机械的运动以与由空间结构感测设备感测的一个或多个对象进行交互。例如，机器人可以被配置为抓握、提升和/或移动仓库、工厂或机器人的某种其他环境中的物体。引导机器人的运动可能涉及使机器人的运动适应于不同的对象或不同的对象类型，这些对象的形状、大小和/或方向可能不同。更具体地，实施这种引导可能涉及执行对象识别以识别机器人正在与之交互或将要与之交互的对象或对象类型，或者识别对象的形状、尺寸和/或方向。提供准确的对象识别以供机器人控制系统使用可以提高机器人操作的效率和/或有效性。在一个示例中，作为卸垛操作的一部分，机器人可能与一堆单独的对象进行交互，例如与一堆箱子进行交互。在这种情况下执行对象识别可能具有挑战性，因为可能很难检测单个对象之间的边界以及每个对象的角开始的位置。通过标识和识别单个对象的一个或多个轮廓、表面、边缘和/或角，可以增强或以其他方式改善对象识别。更特别地，可以通过标识对象结构(即，一个或多个对象的结构)的凸角来增强对象识别。例如，对象识别可以仅依赖于凸角，而不依赖于在空间结构数据中标识的所有点。使用凸角本身进行对象识别可以提供足够的精度水平，并且可以减少执行对象识别所需的时间量或处理能力。在一个实施方案中，标识凸角可以逐层地执行。例如，一堆对象可以具有形成多个层的对象结构。每一层都可以表示例如对象结构的特定表面(例如，与地面平行的表面)，并且相对于对象结构的其他层可以具有不同的高度或深度。在这种情况下，可以为对象结构的每一层确定一组凸角。在一个实施方案中，可以从(或更一般地基于)对象结构的特定层的顶点来标识凸角。顶点可以是描述层的轮廓的点，因此也可以称为轮廓点。在一些实施方式中，标识凸角可以涉及确定空间结构数据中的哪些顶点是3D角。3D角可以是满足正交性标准的3D顶点，其中3D顶点通常可以指空间结构数据中的这样的顶点：其是由于噪声、干扰或其他误差来源而被引入到空间结构数据中的伪像的可能性较低。例如，空间结构数据可以包括例如标识或以其他方式(例如，经由坐标)描述多个点的点云，该多个点是对象结构的一个或多个表面上的位置。点云中标识的某些点可能是与对象结构中任何物理点都不对应的伪像。换句话说，在点云中标识的某些点可能会显示为结构的相应顶点，但是出现在空间结构数据中的那些顶点可能是不表示对象结构上任何实际物理顶点的伪像。因此，本文中确定顶点是3D顶点还是3D角的一个方面涉及确定从空间结构数据标识出的特定顶点是否表示对象结构上的物理顶点，或者所标识出的顶点是否是伪像。在一个实施方案中，确定从空间结构数据标识的顶点是否是伪像可以基于该顶点是否满足一个长度标准或多个长度标准。长度标准可用于评估例如空间结构数据中的特定顶点与其相邻顶点之间的距离是否满足或超过定义的长度阈值(也称为阈值长度)。长度标准可以反映某些这样的情况，其中由于空间结构数据中的伪像而出现的特征(例如，对象结构的边缘)相对于对象结构的其他实际物理特征而言，尺寸可能较小，因为例如引起伪像的成像噪声或其他误差源可能仅影响空间结构数据的局部部分。因此，由伪像产生的顶点或作为伪像的一部分的顶点可能位于相邻的顶点或某个其他相邻的特征附近。在这样的示例中，不满足长度标准的顶点可以被认为可能是伪像，并且可以被忽略或者不用于标识凸角。满足一个或多个长度标准的顶点可以有资格用于标识凸角。在一个实施方案中，可以针对3D顶点(或任何其他顶点)评估正交性标准，以确定3D顶点是否可以是3D角。更具体地，顶点可以是对象结构的两个边缘的相交。在该实施方案中，3D角可以包括其中两个边缘彼此正交或基本正交(也称为彼此基本垂直)的那些3D顶点。可以从3D角中选择或以其他方式标识至少一些凸角。在一个实施方案中，正交性标准还可有助于检测和排除可能是伪像的顶点。在一个实施方案中，对于预期大多数或所有要识别的对象(例如，盒子)具有正交角的情况，正交性标准可以简化对象识别。在一个实施方案中，标识凸角可以涉及确定3D角的凸度。在某些情况下，可以基于背离顶点和/或朝向两个相应的相邻顶点的两个矢量之间的叉积来确定顶点的凸度。叉积可以是或可以包括正交于两个矢量的叉积矢量。在该实施方案中，可以基于叉积矢量是否指向定义的方向或沿着定义的方向来确定顶点的凸度。在某些情况下，可以按沿着层的轮廓以顺时针或逆时针的方式历经这些顶点的顺序，在多次迭代中评估多个顶点。在这样的情况下，与叉积矢量进行比较的定义方向可以基于多个迭代是否以顺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算系统，包括：/n非暂时性计算机可读介质；/n至少一个处理电路，当描述对象结构的空间结构数据存储在所述非暂时性计算机可读介质中时，所述至少一个处理电路被配置为用于：/n访问所述空间结构数据，所述空间结构数据具有表示所述对象结构的多个层的深度信息；/n从所述空间结构数据中提取所述空间结构数据的表示所述多个层中的一层的一部分；/n从所述空间结构数据的所述一部分中标识描述所述一层的轮廓的多个顶点；/n基于所述多个顶点来标识所述一层的凸角；以及/n根据所述凸角执行对象识别。/n

【技术特征摘要】
20190923 US 16/578,9001.一种计算系统，包括：
非暂时性计算机可读介质；
至少一个处理电路，当描述对象结构的空间结构数据存储在所述非暂时性计算机可读介质中时，所述至少一个处理电路被配置为用于：
访问所述空间结构数据，所述空间结构数据具有表示所述对象结构的多个层的深度信息；
从所述空间结构数据中提取所述空间结构数据的表示所述多个层中的一层的一部分；
从所述空间结构数据的所述一部分中标识描述所述一层的轮廓的多个顶点；
基于所述多个顶点来标识所述一层的凸角；以及
根据所述凸角执行对象识别。


2.如权利要求1所述的计算系统，其中所述空间结构数据包括标识多个点的点云，所述多个点表示在所述对象结构的一个或多个表面上的相应位置，并且其中所述空间结构数据的被提取的所述一部分标识一组点，所述一组点表示所述多个点的一部分并且代表所述一层。


3.如权利要求2所述的计算系统，其中所述处理电路被配置为通过以下方式来标识描述所述一层的所述轮廓的所述多个顶点：标识形成表示所述一层的所述一组点的直边缘的多个线段，以及将所述多个顶点标识为所述线段的端点。


4.如权利要求2所述的计算系统，其中所述处理电路被配置为通过以下方式标识描述所述一层的所述轮廓的所述多个顶点：
从所述一组点中标识出多个边缘点，其中所述边缘点表示在所述一组点的外围上的点；
确定拟合穿过所述多个边缘点的多条线；以及
将所述多条线相交的交点标识为所述多个顶点。


5.如权利要求1所述的计算系统，其中所述处理电路还被配置为通过以下方式从所述多个顶点中标识所述一层的所述凸角：
确定至少表示所述多个顶点中的两个或更多个顶点之间的一个或多个距离的关系；
根据所述关系，将所述多个顶点的子集标识为3D角；以及
将凸的3D角标识为所述凸角。


6.如权利要求5所述的计算系统，其中所述关系还表示由矢量对形成的相应角度，所述矢量中的每个矢量都在所述多个顶点中的一对顶点之间延伸。


7.如权利要求1所述的计算系统，其中所述处理电路还被配置为通过以下方式从所述多个顶点中标识所述一层的所述凸角：
从所述多个顶点中标识一组3D顶点，
从所述一组3D顶点中标识一组3D角，以及
从所述一组3D角中标识出所述凸角中的至少一些，
其中所述一组3D顶点包括的每个顶点都与最接近的相邻顶点具有等于或超过定义的阈值长度的相应距离，并且排除与最接近的相邻顶点的相应距离小于所述定义的阈值长度的任何顶点，并且
其中所述一组3D角包括所述一组3D顶点中的表示所述对象结构的正交角的3D顶点。


8.如权利要求7所述的计算系统，其中所述处理电路还被配置为通过按以下方式确定是否将所述多个顶点中的第一顶点包括到所述一组3D角中来标识所述一组3D角：
从所述多个顶点中选择第二顶点，所述第二顶点是沿着所述一层的所述轮廓在第一方向上与所述第一顶点最接近的相邻顶点；
定义从所述第一顶点到所述第二顶点的第一矢量；
从所述多个顶点中选择第三顶点，所述第三顶点是沿着所述一层的所述轮廓在第二方向上与所述第一顶点最接近的相邻顶点，所述第二方向不同于所述第一方向；
定义从所述第一顶点到所述第三顶点的第二矢量；
通过将所述第一矢量的第一长度与所述定义的阈值长度进行比较来确定所述第一顶点是否满足第一长度标准；
通过将所述第二矢量的第二长度与所述定义的阈值长度进行比较来确定所述第一顶点是否满足第二长度标准；
通过确定所述第一矢量和所述第二矢量是否彼此基本正交来确定所述第一顶点是否满足正交性标准；以及
响应于确定所述第一顶点不满足所述第一长度标准、所述第一顶点不满足所述第二长度标准或所述第一顶点不满足所述正交性标准，确定从所述一组3D角中排除所述第一顶点，
响应于确定所述第一顶点满足所述第一长度标准、所述第一顶点满足所述第二长度标准以及所述第一顶点满足所述正交性标准，确定将所述第一顶点包括在所述一组3D角中。


9.如权利要求8所述的计算系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锦泽，叶旭涛，
申请(专利权)人：牧今科技，
类型：发明
国别省市：日本;JP