[發(fā)明專(zhuān)利]一種工件三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)平滑濾波方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710554642.X
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107274376A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 敬淑義;尹章芹;毛東輝;王杰高
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京埃斯頓機(jī)器人工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T5/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T5/00;G06T5/20;G06T5/30;G06T7/11
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 程化銘

1.一種工件三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)平滑濾波方法，包含以下步驟：

步驟1.采集工件的點(diǎn)云數(shù)據(jù)

基于工件的形狀，選取一個(gè)視角，采集工件的三維輪廓點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟2.將采集的工件點(diǎn)云數(shù)據(jù)按照點(diǎn)的三維坐標(biāo)值獲取對(duì)應(yīng)的灰度圖，并將點(diǎn)云投影到視平面上面；

步驟3.得到投影的灰度圖，并對(duì)灰度圖進(jìn)行二值化閾值處理,得到二值圖；

步驟4.對(duì)二值圖進(jìn)行開(kāi)閉合運(yùn)算；

步驟5.用Savitzky-Golay濾波去除圖像的噪聲

1)確定M和N的值,N表示領(lǐng)域內(nèi)的點(diǎn)個(gè)數(shù)，M表示多項(xiàng)式的次數(shù):

(1)利用M次樣條插值計(jì)算點(diǎn)云的曲率C_i(i＝1,2,...,n)以及曲率導(dǎo)數(shù)dC_i(i＝1,2,...,n-1)，n表示點(diǎn)云的總數(shù)；

(2)令N_max＝n/4,N_min＝5；若滿(mǎn)足(n/4)＜5，則N＝5，若點(diǎn)云數(shù)n小于5，則結(jié)束處理；

(3)確定N的值；若某點(diǎn)的曲率值C_i＜Q₁，那么可以認(rèn)為這點(diǎn)和其領(lǐng)域點(diǎn)在一條直線上，然后在其領(lǐng)域內(nèi)尋找滿(mǎn)足dC_i＜Q₂的點(diǎn)，確定點(diǎn)后，如果n₁＞n₂，則N＝2n₁+1；否則：N＝2n₂+1；若某點(diǎn)的曲率值C_i＞Q₁，則該點(diǎn)曲率變化dC_i在其領(lǐng)域內(nèi)尋找滿(mǎn)足或者的點(diǎn)，其中Q，Q₁，Q₂為曲率分割閾值的經(jīng)驗(yàn)值，如果n₁＞n₂，則N＝2n₁+1；否則：N＝2n₂+1；確定N和M的值；n₁表示曲率小于并接近Q₂的點(diǎn)個(gè)數(shù)，n₂表示曲率值大于并接近Q₂的點(diǎn)個(gè)數(shù)；

2)確定N和M的值之后，用Savitzky-Golay濾波器去除圖像的噪聲

對(duì)任意點(diǎn)x_i領(lǐng)域內(nèi)的N個(gè)點(diǎn)用M階多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，運(yùn)用最小二乘則確定多項(xiàng)式的系數(shù)，多項(xiàng)式在x_i處的值是對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光滑值g_i；N要大于多項(xiàng)式的階數(shù)M；由掃描數(shù)據(jù)x_i擬合的M次多項(xiàng)式p_i(x)表示為：

pi(x)=Σk=0Mbk(x-xiΔx)k]]>

b_k＝(A^TA)^-1A^TY

A=(-n1)M...-n11............0...01............(-n2)M...-n21∈R(n1+n2+1)*(M+1);Y=yi-n1...yi...yi+n2∈R(n1+n2+1)]]>

其中x表示N個(gè)點(diǎn)云中除了點(diǎn)x_i外的任意一點(diǎn)；假設(shè)對(duì)于任意x_i都有x_i+1-x_i＝Δx，Y表示濾波值，y_i，分別點(diǎn)i-n₁、點(diǎn)i、點(diǎn)i+n₂的濾波值；

步驟6.用分水嶺分割識(shí)別法進(jìn)行區(qū)域分割識(shí)別，將圖像區(qū)域劃分成幾個(gè)部分，獲取最大的區(qū)域，基于最大區(qū)域裁剪的彩色圖，得到去噪后的彩色圖；

步驟7.根據(jù)彩色圖中的點(diǎn)反推算點(diǎn)云數(shù)據(jù)中個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)值，得到去噪后的點(diǎn)云；

步驟8.判斷點(diǎn)云數(shù)據(jù)中噪音情況，如果有噪音，換視角，再次濾波，如果沒(méi)有噪音，輸出最后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。