基于视锥体的点云滤波方法、机器人及机器人作业方法技术

本发明专利技术揭示了一种基于视锥体的点云滤波方法、点云滤波装置、点云滤波设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法，该方案构建出具有底面和多个侧面的视锥体，获取待过滤点和视点组成的矢量与各侧面的法矢量的夹角和待过滤点在相机光轴上的投影点与视点的距离中的至少一者；根据夹角和距离中的至少一者，确定待过滤点与视锥体的位置关系，若该待过滤点位于视锥体内，保留该待过滤点，若该待过滤点位于视锥体外，则将该待过滤点剔除。利用本发明专利技术将视锥体外的点云剔除，提高点云的质量，以保证后续点云分割、配准的准确度；且，本发明专利技术算法简单，处理效率高，能够满足点云滤波的实时性。的实时性。的实时性。

【技术实现步骤摘要】
基于视锥体的点云滤波方法、机器人及机器人作业方法


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别涉及一种基于视锥体的点云滤波方法、点云滤波装置、点云滤波设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法。

技术介绍

[0002]随着计算机视觉的发展，三维视觉已广泛应用于工业、医疗、服务等领域。相机的点云成像质量会直接影响到点云分割、配准的准确度，然而，由于作业场景中不同的光照条件、被照物体的反射率，都会对相机成像产生密切的影响，特别在焊接场景中，焊接弧光、烟雾对相机点云成像影响，导致可视区域外部出现噪声点，点云质量差。

技术实现思路

[0003]为了提高点云的质量，本专利技术提供了一种基于视锥体的点云滤波方法、点云滤波装置、点云滤波设备、计算机可读存储介质、机器人及机器人作业方法。
[0004]根据本专利技术实施例的一方面，公开了一种基于视锥体的点云滤波方法，包括：
[0005]构建具有底面和多个侧面的视锥体，所述视锥体为相机坐标系下以视点为坐标原点的一块可视区域的锥体；
[0006]获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的至少一者；
[0007]根据所述夹角和距离中的至少一者，确定所述待过滤点与所述视锥体的位置关系；
[0008]若所述待过滤点在所述视锥体外，剔除所述待过滤点。
[0009]在一种示例性实施例中，所述获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的至少一者；根据所述夹角和距离的至少一者，确定所述待过滤点与所述视锥体的位置关系；包括：
[0010]获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的一者；
[0011]根据所述夹角和距离中的一者，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外；
[0012]若确定所述待过滤点在所述视锥体外，剔除所述待过滤点；
[0013]否则，获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的另一者；
[0014]根据所述夹角和距离中的另一者，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外。
[0015]在一种示例性实施例中，根据所述夹角，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外，包括：
[0016]比较各所述夹角与预设角度阈值的大小；
[0017]根据比较结果，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外。
[0018]在一种示例性实施例中，获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法
矢量的夹角；根据所述夹角，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外，包括：
[0019]获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的内积；
[0020]根据各所述内积与零的大小关系，确定各所述夹角与90度角的大小关系；
[0021]根据各所述夹角与90度角的大小关系，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外。
[0022]在一种示例性实施例中，各所述侧面的法矢量指向所述视锥体的外侧，所述待过滤点和所述视点组成的矢量由所述视点指向所述待过滤点；
[0023]所述根据所述夹角，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外，包括：
[0024]若至少一个所述夹角小于90度，所述待过滤点在所述视锥体外。
[0025]在一种示例性实施例中，根据所述距离，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外，包括：
[0026]比较所述距离与视场深度的大小；所述视场深度为所述视点沿所述相机光轴在所述底面上的投影点与所述视点的距离；
[0027]根据比较结果，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外。
[0028]在一种示例性实施例中，若所有所述夹角均大于或等于90度，且所述距离小于或等于所述视场深度，所述待过滤点在所述视锥体内。
[0029]在一种示例性实施例中，所述构建具有底面和多个侧面的视锥体，包括：
[0030]获取视点位姿；
[0031]根据所述视点位姿和视场深度，获得所述视点沿所述相机光轴在所述底面的投影点坐标；
[0032]根据所述视点沿所述相机光轴在所述底面的投影点坐标、相机的水平视场角及所述相机的垂直视场角，获得所述底面的四个顶点的坐标；
[0033]以所述视点作为原点，分别连线所述四个顶点，获得所述视锥体。
[0034]根据本专利技术实施例的一方面，公开了一种机器人，包括：相机和控制器，所述相机用于采集所述机器人的作业对象图像；所述控制器与所述相机连接，用于执行前述点云滤波方法的步骤，以过滤所述作业对象图像中的点云。
[0035]根据本专利技术实施例的一方面，公开了一种机器人作业方法，所述机器人设有末端工具和相机，所述作业方法包括：
[0036]控制所述相机采集所述机器人的作业对象图像；
[0037]采用前述点云滤波方法过滤所述作业对象图像中的点云；
[0038]分析进行点云过滤之后的作业对象图像，获得作业位置；
[0039]控制所述末端工具移动到所述作业位置进行作业。
[0040]根据本专利技术实施例的一方面，公开了一种基于视锥体的点云滤波装置，所述点云滤波装置包括：
[0041]视锥体构建模块，用于构建具有底面和多个侧面的视锥体，所述视锥体为相机坐标系下以视点为坐标原点的一块可视区域的锥体；
[0042]获取模块，用于获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的至少一者；
[0043]位置确定模块，用于根据所述夹角和距离中的至少一者，确定所述待过滤点与所述视锥体的位置关系；
[0044]过滤模块，用于在所述待过滤点在所述视锥体外时，剔除所述待过滤点。
[0045]根据本专利技术实施例的一方面，公开了一种基于视锥体的点云滤波设备，所述点云滤波设备包括：
[0046]一个或多个处理器；
[0047]存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述点云滤波设备实现前述基于视锥体的点云滤波方法。
[0048]根据本专利技术实施例的一方面，公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使所述计算机执行前述基于视锥体的点云滤波方法。
[0049]本专利技术的实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：
[0050]本专利技术提供的技术方案，构建出具有底面和多个侧面的视锥体，获取待过滤点和视点组成的矢量与各侧面的法矢量的夹角和待过滤点在相机光轴上的投影点与视点的距离中的至少一者；根据夹角和距离中的至少一者，确定待过滤点与视锥体的位置关系，若该待过滤点位于视锥体内，保留该待过滤点，若该待过滤点位于视锥体外，则将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视锥体的点云滤波方法，其特征在于，包括：构建具有底面和多个侧面的视锥体，所述视锥体为相机坐标系下以视点为坐标原点的一块可视区域的锥体；获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的至少一者；根据所述夹角和距离中的至少一者，确定所述待过滤点与所述视锥体的位置关系；若所述待过滤点在所述视锥体外，剔除所述待过滤点。2.根据权利要求1所述的点云滤波方法，其特征在于，所述获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的至少一者；根据所述夹角和距离的至少一者，确定所述待过滤点与所述视锥体的位置关系；包括：获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的一者；根据所述夹角和距离中的一者，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外；若确定所述待过滤点在所述视锥体外，剔除所述待过滤点；否则，获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角和所述待过滤点在相机光轴上的投影点与所述视点的距离中的另一者；根据所述夹角和距离中的另一者，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外。3.根据权利要求2所述的点云滤波方法，其特征在于，根据所述夹角，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外，包括：比较各所述夹角与预设角度阈值的大小；根据比较结果，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外。4.根据权利要求3所述的点云滤波方法，其特征在于，获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的夹角；根据所述夹角，确定所述待过滤点是否在所述视锥体外，包括：获取待过滤点和所述视点组成的矢量与各所述侧面的法矢量的内积；根据各所述内积与零的大小关系，确定各所述夹角与90度角的大小关系；根据各所述夹角与90度角的大小关系，确定所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖伟东，张兆彪，高建文，许曦，李俊渊，
申请(专利权)人：中集集团集装箱控股有限公司中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：