[發明專利]面向封閉空間的點云拓撲分割方法及裝置

有效

• 申請號: 201810093524.8
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108154516B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王玉亮;薛林
• 申請（專利權）人: 北京進化者機器人科技有限公司
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/181;G06T7/30
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 陳曉云

1.一種面向封閉空間的點云拓撲分割方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取待處理封閉空間的目標點云數據，其中，所述目標點云數據為經過預處理之后的點云數據，所述預處理包括：篩選處理，下采樣處理，噪點去除處理；

根據所述目標點云數據在預設柵格地圖中的投影結果生成待處理圖像；

通過圖像梯度算法對所述待處理圖像進行處理，得到所述待處理封閉空間的邊緣輪廓和所述邊緣輪廓上的分叉點；

通過路徑規則遍歷算法對所述邊緣輪廓和所述分叉點進行封閉路徑遍歷，得到多個子拓撲空間和所述多個子拓撲空間對應的門；

通過路徑規則遍歷算法對所述邊緣輪廓和所述分叉點進行封閉路徑遍歷，得到多個子拓撲空間和所述多個子拓撲空間對應的門包括：

按照預設路徑遍歷規則對所述邊緣輪廓和所述分叉點進行封閉路徑遍歷，得到多個封閉路徑；

在所述多個封閉路徑中確定目標封閉路徑；

將所述目標封閉路徑作為子拓撲空間分割邊界，其中，所述目標封閉路徑所圍成的柵格區域為所述子拓撲空間；

確定所述子拓撲空間分割邊界上的間隔距離；

如果所述間隔距離滿足第一預設距離且所述間隔距離對應的間隔位于兩個子拓撲空間之間，那么將所述間隔設定為門。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，獲取待處理封閉空間的目標點云數據包括：

通過安裝在機器人上的RGB-D相機獲取所述待處理封閉空間中不同時刻時對應的里程計數據，深度圖和RGB圖；

通過時間對應關系將所述不同時刻時對應的里程計數據，所述深度圖和所述RGB圖進行配準，得到所述待處理封閉空間的原始點云數據；

通過預設篩選規則對所述原始點云數據進行篩選處理，得到篩選后的點云數據；

對所述篩選后的點云數據進行下采樣處理和噪點去除處理，得到所述目標點云數據。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據所述目標點云數據在預設柵格地圖中的投影結果生成待處理圖像包括：

采用目標柵格對x-y平面進行離散化處理，得到所述預設柵格地圖；

將所述目標點云數據投影至所述預設柵格地圖；

統計落入所述預設柵格地圖中每個柵格中的空間點，得到每個柵格中空間點的統計數據，其中，所述空間點為所述目標點云數據對應的點；

根據所述每個柵格中空間點的統計數據生成所述待處理圖像，其中，所述每個柵格中空間點的統計數據為對應柵格的像素灰度值。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過圖像梯度算法對所述待處理圖像進行處理，得到所述待處理封閉空間的邊緣輪廓和所述邊緣輪廓上的分叉點包括：

對所述待處理圖像進行第一處理，得到第一處理后的圖像，其中，所述第一處理為高斯濾波處理；

分別計算所述第一處理后的圖像的u向梯度和v向梯度；

確定所述u向梯度由正突變為非正的第一坐標點，并確定所述v向梯度由正突變為非正的第二坐標點；

根據所述第一坐標點和所述第二坐標點生成二值化圖像；

遍歷獲取所述二值化圖像中的連續曲線段和所述連續曲線段上的分叉點；

將所述連續曲線段作為所述待處理封閉空間的邊緣輪廓，且將所述連續曲線段上的分叉點作為所述邊緣輪廓上的分叉點。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述預設路徑遍歷規則包括：

每條路徑的起點為所述邊緣輪廓的端點或所述邊緣輪廓上的分叉點；

每條邊緣輪廓的端點或所述邊緣輪廓的分叉點有且只能成為一次起點；

每條路徑的起點和終點為同一個坐標點；

同一條路徑內只經過同一個坐標點一次；

每條路徑遍歷過程中遇到分叉點時，選擇離回到終點最近的方向進行遍歷；

當路徑沿著邊緣輪廓進行遍歷無法回到起點時，則將歐式距離最近的邊緣輪廓的端點作為中間點繼續進行遍歷。