一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法，包括以下步骤：固态雷达点云预处理；点云聚类；计算标志板位姿T

【技术实现步骤摘要】
一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法


[0001]本专利技术属于计算机视觉
，具体涉及一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法。

技术介绍

[0002]随着激光雷达技术的不断发展，从激光雷达采集的三维点云数据中识别定位特定目标物体技术在机器人感知、自动驾驶等领域有着广泛的应用。常见的从三维点云中识别物体的方法有基于特征描述的模板匹配，以及迭代最近点算法，两种方法均较为依赖模板与实际待侦测点云中目标物体的相似程度。然而由于外界环境、扫描视角、扫描设备自身限制等因素的影响，在待侦测的点云中无法得到绝缘子检测工具的完整表面点云，且缺失部分并不固定，无法使用统一的模板进行匹配。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：为解决
技术介绍
中提出的技术问题，本专利技术公开了一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法。
[0004]技术方案：本专利技术公开的基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法，包括以下步骤：
[0005]S1、固态雷达点云预处理；
[0006]S2、点云聚类
[0007]S2
‑
1、计算点云P
o
中的所有点的法线，N
o
＝{n
i
│
i＝1,2
…
s}，s为点云P
o
的大小；
[0008]S2
‑
2、通过法线过滤，保留面向雷达的实体表面点云，即法线向量n
i
(n
ix
，n
iy
，n
iz
)中的X向分量n
ix
＜
‑
0.8；
[0009]S2
‑
3、通过欧式聚类得到实体表面点云簇合集Q
o
；
[0010]S3、计算标志板位姿T
f
[0011]S3
‑
1、依据标志板尺寸，从实体表面点云簇合集Q
o
中筛选符合条件的点云簇q
f
；
[0012]S3
‑
2、通过标志板点云所有点法线夹角阈值提取出实体表面边界点云P
b
，当点法线向量n
i
与k
b
个临近点的法线向量{n1…
n
k
}的夹角均大于150
°
时则认为该点为边界点，其中k
b
为边界提取算法可调参数；
[0013]S3
‑
3、利用霍夫变换原理，以标志板点云质心为中心，拟合标志板边界点云上边界法线向量，记为标志板坐标系Z向量Z
f
，霍夫变换累加器使用符合条件的点到待拟合直线距离d
l
＝{d
i
│
i＝1,2
…
n}标准差的倒数，其中待拟合直线由中心到边界距离r
b
以及法线绕X轴旋转角度θ
b
表示；
[0014]S3
‑
4、通过随机采样法拟合标志板边界点云所在平面，平面法向量n
fp
记为标志板坐标系X向X
f
；
[0015]S3
‑
5、计算标志板点云q
f
的质心，记为标志板坐标系原点O
f
，得到标志板坐标系Y向
量Y
f
，Y
f
＝Z
f
×
X
f
，最终得到标志板坐标系T
f
(O
f
,X
f
,Y
f
,Z
f
)；
[0016]S4、提取把手点云P
h
，计算抓取点位姿T
h
。
[0017]其中，S1中具体通过点云裁剪去除识别目标范围外的点云；体素过滤降采样，去除体素内重复点。
[0018]进一步的，S3
‑
1中筛选条件为点云簇包围框长宽ql
f
，qw
f
∈[εL,(1+ε)L](ε∈(0,1))，同时，点云方向向量(qv
major
,qv
middle
,qv
minor
)中的|qv
minor
.x|>0.9。
[0019]进一步的，S4包括：
[0020]S4
‑
1、依据标志板尺寸与安装位置、把手尺寸，以标志板坐标系T
f
为基础，裁切初始点云P
o
提取把手部分点云P
h
；
[0021]S4
‑
2、利用腐蚀算法去除非实体噪点，提取把手区域实体点云P
h
＝{p
i
|i＝1,2
…
j}，遍历点云P
h
中的点，若以p
i
为中心半径r
e
范围内存在k
e
个临近点则在点云P
h
保留该点，其中r
e
、k
e
为腐蚀算法可调参数；
[0022]S4
‑
3、由点云P
h
的Z向最高点向下截取符合把手厚度Z
hb
的点云，得到抓取部分点云P
hb
；
[0023]S4
‑
4、计算点云P
hb
质心记为抓取点位置O
h
，点云P
hb
主特征向量V1记为抓取点坐标系Y向量Y
h
，取标志板坐标系X向为抓取点坐标系X向量X
h
，最终得到抓取点位姿T
h
(O
h
,X
h
,Y
h
,Z
h
)，Z
h
＝X
h
×
Y
h
。
[0024]有益效果：相对于现有技术：本专利技术利用点云数据处理和特征提取的技术手段计算出绝缘子检测工具在作业空间中的位姿信息，解决了在点云形状与模板相似度低的情况下无法应用传统的模板匹配方法进行绝缘子检测工具的识别定位问题，为后续作业的开展提供了重要的感知方案。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施流程图；
[0026]图2为本专利技术检测工具点云及其法线；
[0027]图3为本专利技术标志板点云、边界点云及标志板坐标系示意图；
[0028]图4为本专利技术腐蚀过滤点云示意图；
[0029]图5为本专利技术把手裁切点云与抓取点坐标系示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、固态雷达点云预处理；S2、点云聚类S2
‑
1、计算点云P
o
中的所有点的法线，N
o
＝{n
i
│
i＝1,2
…
s}，s为点云P
o
的大小；S2
‑
2、通过法线过滤，保留面向雷达的实体表面点云，即法线向量n
i
(n
ix
，n
iy
，n
iz
)中的X向分量n
ix
＜
‑
0.8；S2
‑
3、通过欧式聚类得到实体表面点云簇合集Q
o
；S3、计算标志板位姿T
f
S3
‑
1、依据标志板尺寸，从实体表面点云簇合集Q
o
中筛选符合条件的点云簇q
f
；S3
‑
2、通过标志板点云所有点法线夹角阈值提取出实体表面边界点云P
b
，当点法线向量n
i
与k
b
个临近点的法线向量{n1…
n
k
}的夹角均大于150
°
时则认为该点为边界点，其中k
b
为边界提取算法可调参数；S3
‑
3、利用霍夫变换原理，以标志板点云质心为中心，拟合标志板边界点云上边界法线向量，记为标志板坐标系Z向量Z
f
，霍夫变换累加器使用符合条件的点到待拟合直线距离d
l
＝{d
i
│
i＝1,2
…
n}标准差的倒数，其中待拟合直线由中心到边界距离r
b
以及法线绕X轴旋转角度θ
b
表示；S3
‑
4、通过随机采样法拟合标志板边界点云所在平面，平面法向量n
fp
记为标志板坐标系X向X
f
；S3
‑
5、计算标志板点云q
f
的质心，记为标志板坐标系原点O
f
，得到标志板坐标系Y向量Y
f
，Y
f
＝Z
f
×
X
f
，最终得到标志板坐标系T
f
(O
f

【专利技术属性】
技术研发人员：赵科毅，任书楠，徐善军，郭俊龙，张铜，孙霄伟，杜婧，张杨，
申请(专利权)人：北京国电富通科技发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：