[发明专利]一种基于三维点云的安全定位方法

权利要求书

1.一种基于三维点云的安全定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、三维点云定位：建立待测物体所处现实坐标系，将所述三维点云转换成所述现实坐标系表示；

S2、三维点云限位：根据所述待测物体形状及坐标，确定位于安全范围内所述三维点云位置；根据所述三维点云定位移动所述待测物体时，为避免与所述待测物体周围障碍物发生碰撞，对所述三维点云进行安全限位，结合所述二维矩阵A第m行n列点在所述现实坐标系中坐标表示，处于安全范围内点满足如下关系：

其中：

a为外切矩形X方向投影距离；

b为外切矩形Y方向投影距离；

h₁为待测物体Z方向最小坐标；

h₂为待测物体Z方向最大坐标；

a_mn为二维矩阵A第m行n列的深度值；

X为起拍点到结束拍照点的距离；

N为待测物体成像图像数目；

M为单张图像分辨率的行数；

k为成像尺寸关系中常值系数；

S3、三维点云滤波：将安全范围内的所述三维点云进一步平滑处理，排除外界光干扰；

所述步骤S1进一步包括以下步骤：

S11、三维点云获取：以激光三角法原理获取三维点云，将相对位置固定的相机和激光发生器组合为拍摄系统；

S12、建立现实坐标系：以所述拍摄系统所在平面的所述待测物体中心位置为所述现实坐标系原点，以所述坐标系原点指向所述待测物体方向为Z向，以所述拍摄系统移动拍摄方向为X向，根据右手定则确定Y向；

S13、点云坐标映射：所述拍摄系统捕获所述待测物体成像图像数目为N，单张图像分辨率行数为M，所以所述成像图像按拍摄顺序合成后可获得m行n列的二维矩阵A：

其中：

A为具有高度信息的二维矩阵；

所述二维矩阵A中第m行n列点在所述现实坐标系中具有如下表示：

2.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的安全定位方法，其特征在于：所述待测物体中心的确定方法为：

对所述待测物体在XY平面的投影作外切矩形，所述外切矩形的对角线交点为所述待测物体的中心。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的安全定位方法，其特征在于：所述成像尺寸关系表示为：

l＝ksh

其中：

l为实际长度；

s为成像长度所占像素点数；

h为拍摄高度。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维点云的安全定位方法，其特征在于：所述步骤S3的具体操作方法为：

在所述二维矩阵A基础上建立二维矩阵B，所述二维矩阵B第m行n列元素b_mn符合过滤点条件时，b_mn赋值为|h₂|+|h₁|；其他情况下，b_mn赋值为所述二维矩阵A第m行n列元素a_mn值。

5.根据权利要求4所述的一种基于三维点云的安全定位方法，其特征在于：所述步骤S3中符合过滤点条件是指所述二维矩阵B第m行n列中元素b_mn处于所述二维矩阵B边界，即m＝1或m＝M或n＝1或n＝N；或者元素b_mn与周围8个元素中任意一个元素的高度差大于Z轴安全范围|h₂-h₁|的五分之一，即