[發(fā)明專利]一種構(gòu)件尺寸檢測中基于包圍盒的無關(guān)點(diǎn)云剔除方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201911094792.2 | 申請日： | 2019-11-11 |
| 公開（公告）號： | CN110807772B | 公開（公告）日： | 2022-05-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張雪鋒;石雪飛;徐梓齊;李丕偉;朱榮 | 申請（專利權(quán)）人： | 杭州都市高速公路有限公司;同濟(jì)大學(xué) |
| 主分類號： | G06T7/00 | 分類號： | G06T7/00;G06T17/00 |
| 代理公司： | 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225 | 代理人： | 楊宏泰 |
| 地址： | 310024 浙江省杭州市富陽區(qū)銀*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 構(gòu)件 尺寸 檢測 基于 包圍 無關(guān) 剔除 方法 | ||
1.一種構(gòu)件尺寸檢測中基于包圍盒的無關(guān)點(diǎn)云剔除方法，其特征在于，包括以下步驟：
S1)在構(gòu)件上設(shè)置3個及以上的標(biāo)記點(diǎn)，所述的標(biāo)記點(diǎn)包括第一標(biāo)記點(diǎn)(1)、第二標(biāo)記點(diǎn)(2)和第三標(biāo)記點(diǎn)(3)，所述的第一標(biāo)記點(diǎn)(1)與第二標(biāo)記點(diǎn)(2)的連線和第一標(biāo)記點(diǎn)(1)與第三標(biāo)記點(diǎn)(3)的連線之間形成直角；
S2)三維重建生成目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云，并識別得到世界坐標(biāo)系(10)中標(biāo)記點(diǎn)的坐標(biāo)；
S3)獲取目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云所在的世界坐標(biāo)系(10)，并設(shè)定參考坐標(biāo)系(11)，所述的世界坐標(biāo)系(10)的原點(diǎn)為第一標(biāo)記點(diǎn)(1)，所述的世界坐標(biāo)系(10)的x軸方向向量為第一標(biāo)記點(diǎn)(1)與第二標(biāo)記點(diǎn)(2)之間的方向向量，所述的世界坐標(biāo)系(10)的y軸方向向量為第一標(biāo)記點(diǎn)(1)向第三標(biāo)記點(diǎn)(3)的方向向量，所述的參考坐標(biāo)系(11)的原點(diǎn)坐標(biāo)為(0,0,0)，所述的參考坐標(biāo)系(11)的x軸方向向量所述的參考坐標(biāo)系(11)的y軸方向向量
S4)計算兩坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換矩陣，并利用坐標(biāo)變換矩陣將目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云轉(zhuǎn)換至參考坐標(biāo)系(11)下，具體包括：
S41)計算世界坐標(biāo)系(10)的x軸方向向量和世界坐標(biāo)系(10)的y軸方向向量所述的世界坐標(biāo)系(10)的x軸方向向量的計算式為：
所述的世界坐標(biāo)系(10)的y軸方向向量的計算式為：
其中，x1為第一標(biāo)記點(diǎn)(1)的x軸坐標(biāo)，x2為第二標(biāo)記點(diǎn)(2)的x軸坐標(biāo)，x3為第三標(biāo)記點(diǎn)(3)的x軸坐標(biāo)，y1為第一標(biāo)記點(diǎn)(1)的y軸坐標(biāo)，y2為第二標(biāo)記點(diǎn)(2)的y軸坐標(biāo)，y3為第三標(biāo)記點(diǎn)(3)的y軸坐標(biāo)，z1為第一標(biāo)記點(diǎn)(1)的z軸坐標(biāo)，z2為第二標(biāo)記點(diǎn)(2)的z軸坐標(biāo)，z3為第三標(biāo)記點(diǎn)(3)的z軸坐標(biāo)；
S42)計算世界坐標(biāo)系(10)的原點(diǎn)和參考坐標(biāo)系(11)的原點(diǎn)之間的平移向量
S43)計算使兩坐標(biāo)系x軸旋轉(zhuǎn)至重合的第一旋轉(zhuǎn)矩陣R和使兩坐標(biāo)系y軸旋轉(zhuǎn)至重合的第二旋轉(zhuǎn)矩陣R'，所述的第一旋轉(zhuǎn)矩陣R的計算式為：
其中，為第一旋轉(zhuǎn)軸，θ為第一旋轉(zhuǎn)角，為第一旋轉(zhuǎn)軸沿x軸方向的向量，為第一旋轉(zhuǎn)軸沿y軸方向的向量，為第一旋轉(zhuǎn)軸沿z軸方向的向量，nx為第一旋轉(zhuǎn)軸沿x軸方向的向量的模，ny為第一旋轉(zhuǎn)軸沿y軸方向的向量的模，nz為第一旋轉(zhuǎn)軸沿z軸方向的向量的模；
所述的第二旋轉(zhuǎn)矩陣R'的計算式為：
其中，為第二旋轉(zhuǎn)軸，θ'為第二旋轉(zhuǎn)角，為第二旋轉(zhuǎn)軸沿x軸方向的向量，為第二旋轉(zhuǎn)軸沿y軸方向的向量，為第二旋轉(zhuǎn)軸沿z軸方向的向量，nx'為第二旋轉(zhuǎn)軸沿x軸方向的向量的模，ny'為第二旋轉(zhuǎn)軸沿y軸方向的向量的模，nz'為第二旋轉(zhuǎn)軸沿z軸方向的向量的模；
S44)根據(jù)第一旋轉(zhuǎn)矩陣R和第二旋轉(zhuǎn)矩陣R'，計算得到總旋轉(zhuǎn)矩陣R總＝RR'；
S45)得到世界坐標(biāo)系(10)和參考坐標(biāo)系(11)之間的坐標(biāo)變換矩陣，所述的坐標(biāo)變換矩陣的表達(dá)式為：
S46)利用坐標(biāo)變換矩陣將目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云轉(zhuǎn)換至參考坐標(biāo)系(11)下；
S5)根據(jù)目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云在參考坐標(biāo)系(11)各坐標(biāo)軸上的端點(diǎn)，構(gòu)建一個包圍盒(9)；
S6)將處于該包圍盒(9)內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)保留，將處于該包圍盒(9)外的點(diǎn)云數(shù)據(jù)刪除，完成對無關(guān)點(diǎn)云的剔除；
S7)利用完成無關(guān)點(diǎn)云剔除的點(diǎn)云模型，對構(gòu)件尺寸進(jìn)行檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)件尺寸檢測中基于包圍盒的無關(guān)點(diǎn)云剔除方法，其特征在于，所述的第一標(biāo)記點(diǎn)(1)設(shè)置于目標(biāo)構(gòu)件的直角頂點(diǎn)，所述的第二標(biāo)記點(diǎn)(2)和第三標(biāo)記點(diǎn)(3)分別設(shè)置于該直角頂點(diǎn)的直角邊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)件尺寸檢測中基于包圍盒的無關(guān)點(diǎn)云剔除方法，其特征在于，所述的包圍盒(9)的x軸坐標(biāo)范圍為x∈[xmin,xmax]，y軸坐標(biāo)范圍為y∈[ymin,ymax]，z軸坐標(biāo)范圍為z∈[zmin,zmax]，其中，xmax和xmin分別為目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云在x軸方向的最大坐標(biāo)值和最小坐標(biāo)值，ymax和ymin分別為目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云在y軸方向的最大坐標(biāo)值和最小坐標(biāo)值，zmax和zmin分別為目標(biāo)構(gòu)件點(diǎn)云在z軸方向的最大坐標(biāo)值和最小坐標(biāo)值。
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