[发明专利]一种基于点云处理的散乱工件识别与定位方法

摘要

本发明公开了一种基于点云处理的散乱工件识别与定位方法，用以解决随机箱体抓取过程中散乱工件的位姿估计问题。该方法分为离线模板库建立和在线特征配准两个部分。模板点云数据集和场景点云由3D点云获取系统得到。离线状态下提取模板点云的特征信息可以用于场景点云的预处理、分割以及配准阶段，提高了算法的运行速度。将点云配准分为初始配准和精确配准两个阶段，初始配准提出几何特征和统计特征融合的特征描述子，实现对关键点特征的唯一性描述，通过在模板库中搜索与特征点特征描述最相近的点为对应点，得到对应点集，进而计算初始变换矩阵；精确配准阶段，添加几何约束实现对应点选取，减少精配准的迭代次数，降低算法陷入局部最优的概率。

主权项

1.一种基于点云处理的散乱工件识别与定位方法，其特征在于，具体过程如下：步骤1、对模板点云和场景点云进行预处理，得到去除背景点和离群点后的模板点云和场景点云；步骤2、在离线状态下，建立模板点云特征库，对于每个模板点云，提取其关键点并对关键点进行特征描述；步骤3、在在线状态下，对场景点云进行分割，将具有碰撞、遮挡、包含多个工件的场景点云分割成多个只包含单个工件的场景点云子集，对场景点云子集进行筛选得到候选可抓取点云子集；步骤4、在线状态下，对候选点云和模板点云进行初始配准，对于每个候选点云子集，根据全局特征相似性度量确定工件点云在模板库中对应的模板点云，计算候选工件点云关键点的特征描述子与对应模板点云中对应点的特征描述子的差异，找出特征描述子最相近的点作为对应点；步骤5、通过对应点之间的几何关系判断对应关系是否正确，从而去除误匹配点对，根据两幅点云之间的对应点对求解模板点云到场景点云的变换矩阵R和T，即初始变换矩阵；步骤6、使用改进ICP算法进行点云精确配准实现目标识别和定位，通过对应点在两幅点云中的几何约束得到正确的对应点，进而得到两者之间的最佳变换矩阵，从而得到工件点云的位姿信息。