一种基于三维点云的管道类型识别及结构参数提取方法技术

本发明专利技术提出了一种基于三维点云的管道类型识别及结构参数提取方法，包括以下步骤：1、确定目标区域；2、管径计算；3、点云姿态标准化；4、点云分割；5、管道类型判断；6、弯管半径初值计算；7、弯管半径计算。本发明专利技术为一种基于三维点云的管道类型识别及结构参数提取方法，为管道检测机器人的导航提供必要的管道信息，具有低成本、速度快、自动化等优点。自动化等优点。自动化等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维点云的管道类型识别及结构参数提取方法


[0001]本专利技术设计了一种基于三维点云的管道类型识别及结构参数提取方法，它是基于目标点云位姿进行区域分割，根据区域结构特征进行管道识别与曲面拟合的方法，应用于管道类型的识别。属于三维视觉测量

技术背景
[0002]管道检测作为管道安全的保障，近些年已经取得较大的发展，但常见的方案多成本高，操作复杂，在内部检测与尺寸检测方面还尚未有成熟的检测方案。
[0003]通过在机器人上搭载双目视觉传感器，可以自动、准确完成管道内部的检测。三维点云相关检测技术通过双目视觉传感器，将待检测数据合成点云，可直观地观测到管道的三维形貌，具有低成本、速度快、自动化等优点。通过点云处理能够得到管道结构参数，在完成管道内部的尺寸检测的同时也为机器人的导航提供了必要的管道信息。
[0004]三维点云检测相关技术已经比较成熟，对于管道而言，可以将其看作基本几何体的组合。因此，通过对管道三维模型的区域划分，可以利用圆柱拟合完成管道的类型识别。对于圆环状弯管管道，通过最小二乘拟合获得其结构参数。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云的管道类型识别及结构参数提取方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：步骤一：确定目标区域：剔除原始点云中位于传感器视场边缘的离散噪声点。统计原始点云P0中x坐标的分布,将P0在x轴上的投影区间以单位距离划分为数个区间，统计每个区间内的点云数n
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记为该区间的点云密度。平均点云密度即为密度大于0的区间(区间数量为N)的密度平均值的密度平均值剔除点云密度小于平均密度的区间，得到去噪后点云。根据点云z坐标分割近端区域P1以及远端区域P2。步骤二：管径计算：搜索目标区域点云P1中每点的临近点，使用主成分分析法(PCA)计算该点法线。使用随机抽样一致性(RANSAC)算法对目标区域进行圆柱拟合，得到圆柱轴线方向以及圆柱直径D1。同样，对点云P2进行法线估算与圆柱拟合，得到管径D2；步骤三：点云姿态标准化：圆柱原始轴线方向向量为目标向量为变换矩阵为R＝I
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，变换后新点云为步骤四：点云分割：计算点云Q1上每一点到轴心线的距离为d
i
，则该点到管壁表面的距离为根据传感器的噪声水平设置阈值σ将点云分为三部分，h
i
＞σ的点为管外部分，h
i
＜
‑
σ的点为管内部分，
‑
σ＜h
i
＜σ的点为管壁部分；步骤五：管道类型判断：当不存在管外点与管内点，仅存在管壁点时，比较步骤二中的D1与D2，当D1＝D2时管道为直管，D1≠D2时管道为变径管，管径由D1变至D2。当存在管外点，不存在管内点时，计算管外点法线方向，法线方向与z轴平行时为三通管，反之为变径管，管径由D1变至D2。当存在管内点时，计算管内点法线方向，法线方向与z轴平行时为三通管，法线方向与z轴垂直时为变径管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭东，闫雪娇，林时雨，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：