[發(fā)明專利]一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911135048.2
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110823077A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張富濤;曾翔;楊煉
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東博智林機器人有限公司
• 主分類號: G01B5/28
• 分類號: G01B5/28
• 代理公司: 北京麥寶利知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 11733
• 代理人: 趙艷紅

1.一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，其特征在于，包括：

步驟1，采集包含完整待測墻面的三維點云數(shù)據(jù)，并對這些三維點云數(shù)據(jù)進行預處理；

步驟2，從預處理后的三維點云數(shù)據(jù)中提取待測墻面數(shù)據(jù)，以待測墻面任意一角為原點，并以待測墻面的垂直和水平方向為坐標軸方向，建立新的坐標系；

步驟3，根據(jù)測量位置和角度需求，計算出每個靠尺的端點位置，獲取所有靠尺的位姿，并對靠尺的位姿進行自動調(diào)整；

步驟4，在新的坐標系下，對步驟3所獲取的每個靠尺，分別在待測墻面上的相應區(qū)域截取點云，擬合點云后獲取靠尺的初始位姿并檢測靠尺區(qū)域的凸包區(qū)域，獲取靠尺的最優(yōu)位姿。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，其特征在于，步驟1中的預處理方法具體為：對三維點云數(shù)據(jù)進行降采樣處理，再對降采樣后的數(shù)據(jù)進行濾波去噪，剔除數(shù)據(jù)中的離群點，去除環(huán)境噪聲，并裁剪感興趣區(qū)域ROI。

3.如權(quán)利要求1中任意一項所述的一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，其特征在于，所述步驟2的方法為：提取預處理后的三維點云數(shù)據(jù)中所有的平面，根據(jù)各平面的方向?qū)ζ矫纥c云進行分類，從分類后的點云中提取建筑數(shù)據(jù)和干擾數(shù)據(jù)，通過地面數(shù)據(jù)對建筑數(shù)據(jù)進行方向校正后提取待測墻面數(shù)據(jù)，并獲取待測墻面的原點。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，所述步驟2具體包括：

步驟201，對預處理后的三維點云數(shù)據(jù)進行平面分割，提取出所有的平面點云，并進行平面擬合獲取方向信息，同時計算點云自身的主方向和最小包圍盒尺寸；

步驟202，根據(jù)平面方向，對所有的平面點云進行分類，獲取多組不同方向的點云數(shù)據(jù)；

步驟203，對不同方向的點云數(shù)據(jù)進行篩選，提取出兩兩垂直的三組平面作為建筑自身數(shù)據(jù)，過濾掉其他方向的干擾數(shù)據(jù)；

步驟204，根據(jù)視覺傳感器采集數(shù)據(jù)的方向和拍攝角度，篩選出與地面平行且包含地面的平面數(shù)據(jù)集Set1，依據(jù)所述視覺傳感器的坐標方向，提取出地面點云數(shù)據(jù)F1，并計算出地面點云數(shù)據(jù)F1的傾斜角度，將所有墻面和柱面的點云數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)校準到與世界坐標系垂直的方向；

步驟205，在所有的垂直于地面點云數(shù)據(jù)F1的平面點云數(shù)據(jù)中，選擇出待測墻面的墻面點云數(shù)據(jù)W1，并提取出與墻面點云數(shù)據(jù)W1相垂直且與墻面點云數(shù)據(jù)W1左側(cè)接壤的平面點云數(shù)據(jù)W2，計算墻面點云數(shù)據(jù)W1、平面點云數(shù)據(jù)W2和地面點云數(shù)據(jù)F1的交點，即墻面的左下角，作為待測墻面原點位置，以待測墻面的垂直和水平方向為坐標軸方向，建立新的坐標系。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，其特征在于，所述步驟204中，所述視覺傳感器采集數(shù)據(jù)的Z向正向朝上，平面數(shù)據(jù)集Set1中Z值最小的點云數(shù)據(jù)即為地面點云數(shù)據(jù)F1。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，其特征在于，所述步驟3的方法為：對待測墻面點云數(shù)據(jù)定位缺失位置，在待測墻面進行洞口檢測去除噪聲及干擾數(shù)據(jù)，根據(jù)測量位置和角度需求以及靠尺的實際尺寸，計算出每個靠尺的兩個端點在待測墻面上的位置，獲取所有靠尺的位姿并自動調(diào)整各個靠尺位姿。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于三維點云的墻面靠尺檢測方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟301，計算待測墻面的高度和長度，對待測墻面的墻面點云數(shù)據(jù)的整體輪廓進行提取，并判斷是否存在墻面數(shù)據(jù)缺失的情況，如果存在，則對缺失位置進行定位；

步驟302，在待測墻面上進行洞口檢測，分別定位門洞和窗洞的位置，對洞口附近的點云數(shù)據(jù)進行局部去噪處理，去除因測量對象的突變而引入的噪聲以及洞口附近的干擾數(shù)據(jù)；

步驟303，根據(jù)待測墻面的測量位置和角度需求以及靠尺的實際尺寸，計算每個靠尺的兩個端點在待測墻面上的位置，以及每個靠尺與水平面的角度，獲取所有靠尺在待測墻面上的位置，并對各個靠尺的位姿進行自動調(diào)整。