用于3D场景中对象的姿态、尺寸和形状测量的方法和装置制造方法及图纸

公开了用于扫描的3D场景中至少一个3D对象的姿态、尺寸和形状测量的计算机实现方法和计算机化设备。方法包括接收点云和执行3D几何特征提取。在一个实施例中，3D几何特征提取基于3D混合体素

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于3D场景中对象的姿态、尺寸和形状测量的方法和装置


[0001]本专利技术总体上涉及三维(3D)对象识别，尤其涉及用于3D场景中对象的姿态、尺寸(dimension)和形状测量的方法和设备。

技术介绍

[0002]近年来，3D视觉受到了极大的关注，逐渐成为最具市场前景的领域之一。该技术在提供3D物理空间的完整信息方面有着压倒性的优势，从而催生了诸多3D测量应用，如工厂生产线自动化、建筑构造、汽车视觉增强等。
[0003]传统上存在几种常见的在不同行业的3D场景中进行测量的方法。对于机械部件的测量，通常使用局部接触测量。然而，这种方法无法获得机械部件的完整数据，并且测量的分辨率有限。此外，处理速度也很慢。另一种方法是应用当前的商业3D扫描和测量系统提供的完整几何尺寸测量。然而，这样的系统只能提供离线测量，并且所需的处理时间远远不能满足联机生产需求。因此，需要一种新的方法来精确且有效地实现3D对象的几何测量。

技术实现思路

[0004]基于上述问题，本专利技术提供了计算机实现的替代性方法和设备以用于3D场景中至少一个3D对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于扫描的3D场景中至少一个3D对象的姿态、尺寸和形状测量的计算机实现方法，包括：接收扫描的3D场景的点云，其中所述扫描的3D场景包括由所述点云中的多个点表示的至少一个3D对象；将所述点云体素化为尺寸相等的多个体素；将所述多个体素分类为第一类体素和第二类体素，其中如果体素满足平面要求，将体素分类为第一类体素，并且如果体素不满足平面要求，将体素分类为第二类体素；针对每个第一类体素，计算该体素内的点拟合的平面的至少一个平面参数；针对每个第二类体素，计算该体素内每个点的法向量；基于所计算出的第一类体素的至少一个平面参数和第二类体素中的每个点的法向量，针对所述多个体素生长至少一个公共平面；针对所述至少一个公共平面中的每个公共平面创建至少一个投影体素平面，其中所述至少一个投影体素平面包括多个投影体素；在所述至少一个投影体素平面中的每个投影体素平面上执行边缘检测，以在对应的每个投影体素平面上获取边缘投影体素；从所述至少一个投影体素平面中的每个投影体素平面中的所述边缘投影体素提取线；以及将所述线连接在一起以形成针对所述至少一个投影体素平面中的每个投影体素平面的对象，从而用于所述扫描的3D场景中的所述3D对象的姿态、尺寸和形状测量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述平面要求包括以下条件：体素内的点的数量大于第一预定阈值；以及体素内的点呈现平面结构。3.根据权利要求1所述的方法，其中针对所述多个体素生长至少一个公共平面的步骤包括：如果第一类体素中的邻近体素满足平面到平面要求，则合并所述邻近体素以形成所述至少一个公共平面；以及针对第二类体素中的每个体素，如果该体素中的点与邻近的第一类体素中的一个产生最佳的点到平面匹配，将该点与邻近的该第一类体素相关联。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述平面到平面要求包括以下条件：第一类体素中的邻近体素的法向量大致相等；以及第一类体素中的邻近体素的偏移量之间的绝对差小于第二预定阈值；其中所述至少一个平面参数包括法向量和表征所述平面的偏移量。5.根据权利要求3所述的方法，其中所述关联步骤还包括：针对每个第二类体素中的每个点，将邻近该第二类体素的第一类体素标识为邻近体素；获取所述邻近体素的平面作为邻近平面；以及如果所述邻近平面中的一个邻近平面产生最佳的点到平面匹配，将该点与该邻近平面相关联；其中所述点到平面匹配取决于点到平面的距离以及点的法向量与平面的法向量的接
近度。6.根据权利要求1所述的方法，其中针对所述至少一个公共平面创建至少一个投影体素平面包括：将与所述至少一个公共平面相关联的点投影到与所述至少一个公共平面的法向量垂直的2D投影平面内；将所述2D投影平面体素化为相同尺寸的所述多个投影体素；以及基于与每个投影体素相关联的点的数量，二值化所述多个投影体素以得到二值化投影体素；其中如果与投影体素相关联的点的数量高于第三预定阈值，以第一二元值表示二值化投影体素；并且如果与投影体素相关联的点的数量低于或等于所述第三预定阈值，以第二二元值表示二值化投影体素。7.根据权利要求6所述的方法，还包括：获取目标3D对象的投影体素平面作为2D目标投影平面；以及通过以下执行几何过滤以滤除所述扫描的3D场景中的不含有所述目标3D对象的不需要的部分：检查每个投影体素平面；以及排除那些不满足与所述目标3D对象相关的至少一个几何特征的投影体素平面。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述检查步骤还包括：对所述每个投影体素平面内的具有所述第一二元值的二元化投影体素的总数进行计数，作为对应投影体素平面的投影计数；基于与所述目标投影平面内的每个投影体素相关联的点的数量，二值化所述目标投影平面内的多个投影体素以得到二值化目标体素；对所述目标投影平面内的具有所述第一二元值的二值化目标体素的总数进行计数，作为所述目标投影体素平面的目标计数；以及如果所述投影计数和所述目标计数之间的绝对差超过计数阈值，丢弃对应的投影体素平面。9.根据权利要求6所述的方法，其中在所述至少一个投影体素平面上执行边缘检测以获取边缘投影体素包括：通过以下确定所述至少一个投影体素平面中的每个投影体素是否是边缘投影体素：将每个投影体素与其所有的邻近投影体素相比较；以及标识二元值不同于其任何一个邻近投影体素的每个投影体素，作为边缘投影体素；以及仅保留所述至少一个投影体素平面中的所述边缘投影体素。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述提取步骤还包括：将每个边缘投影体素中满足边缘要求的每个点分类为边缘点并且仅保留每个边缘投影体素中的所述边缘点；如果边缘投影体素内的所述边缘点满足直线要求，将所述边缘投影体素标记为第一类边缘投影体素，并且如果边缘投影体素内的所述边缘点不满足直线要求，将所述边缘投影
体素标记为第二类边缘投影体素；如果至少两个邻近的所述第一类边缘投影体素满足线到线要求，从所述至少两个邻近的所述第一类边缘投影体素生长至少一个参考线；如果第二类边缘投影体素内的边缘点与其邻近的第一类边缘投影体素的线产生最佳的点到线匹配，将第二类边缘投影体素内的该边缘点与该邻近的第一类边缘投影体素相关联；以及返回所述至少一个参考线，作为所述提取步骤中提取的线。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述直线要求包括以下条件：边缘投影体素内的点的数量大于第四预定阈值；以及边缘投影体素内的点呈现线结构；其中所述线到线要求包括以下条件：两...

【专利技术属性】
技术研发人员：余凯晖，唐学燕，陈朦，
申请(专利权)人：香港应用科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：