(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210819693.1 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 北京国电富 通科技发展 有限责任公 司 地址 100070 北京市丰台区南四环西路18 8 号六区14 号楼 (72)发明人 赵科毅　任书楠　徐善军　郭俊龙　 张铜　孙霄伟　杜婧　张杨　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06T 7/521(2017.01) G06T 7/66(2017.01) G06T 7/73(2017.01)G06V 10/762(2022.01) G01S 17/88(2006.01) (54)发明名称 一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测 工具抓取点的识别定位方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于固态激光雷达点云 对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法， 包括 以下步骤： 固态雷达点云预处理； 点云聚类； 计算 标志板位姿Tf； 提取把手点云Ph， 计算抓取点位 姿Th。 本发明利用点云数据处理和特征提取的技 术手段计算出绝缘子检测工具在作业空间中的 位姿信息， 解决了在点云形状与模板相似度低的 情况下无法应用传统的模板匹配方法进行绝缘 子检测工具的识别定位问题。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 115170631 A 2022.10.11 CN 115170631 A 1.一种基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别定位方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： S1、 固态雷达点云预处 理； S2、 点云聚类 S2‑1、 计算点云Po中的所有点的法线， No＝{ni│i＝1,2…s}， s为点云Po的大小； S2‑2、 通过法线过滤， 保留面向雷达的实体表面点云， 即法线向量ni(nix， niy， niz)中的X 向分量nix＜‑0.8； S2‑3、 通过欧式聚类得到实体表面 点云簇合 集Qo； S3、 计算标志板位姿 Tf S3‑1、 依据标志板尺寸， 从实体表面 点云簇合 集Qo中筛选符合条件的点云簇qf； S3‑2、 通过标志 板点云所有点法线夹角阈值提取出 实体表面边界点 云Pb， 当点法线向量 ni与kb个临近点的法线向量{n1…nk}的夹角均大于150 °时则认为该点为边界点， 其中kb为边 界提取算法可调参数； S3‑3、 利用霍夫变换原理， 以标志板点云质心为中心， 拟合标志板边界点云上边界法线 向量， 记为标志板坐标系 Z向量Zf， 霍夫变换累加器使用符合条件的点到待拟合直线距离dl ＝{di│i＝1,2…n}标准差的倒数， 其中待拟合直线由中心到 边界距离rb以及法线绕X轴旋转 角度 θb表示； S3‑4、 通过随机采样法拟合标志板边界点云所在平面， 平面法向量nfp记为标志板坐标 系X向Xf； S3‑5、 计算标志板点云qf的质心， 记为标志板坐标系原点Of， 得到标志板坐标系Y向量 Yf， Yf＝Zf×Xf， 最终得到标志板坐标系Tf(Of,Xf,Yf,Zf)； S4、 提取把手点云Ph， 计算抓取点位姿Th。 2.根据权利要求1所述的基于 固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别 定位 方法， 其特征在于： S1中具体通过点云裁剪去除识别目标范围外的点云； 体素过滤降采样， 去除体素内重复点。 3.根据权利要求1所述的基于 固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别 定位 方法， 其特征在于， S3 ‑1中筛选条件为点云簇包围框长宽qlf， qwf∈[εL,(1+ε )L]( ε∈(0, 1))， 同时， 点云方向 向量(qvmajor,qvmiddle,qvminor)中的|qvminor.x|＞0.9。 4.根据权利要求1所述的基于 固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别 定位 方法， 其特 征在于， S4包括： S4‑1、 依据标志 板尺寸与安装 位置、 把手尺寸， 以标志 板坐标系Tf为基础， 裁切初 始点云 Po提取把手部分点云Ph； S4‑2、 利用腐蚀算法去除非实体噪点， 提取把手区域实体点云Ph＝{pi|i＝1,2…j}， 若 以pi为中心半径re范围内存在ke个临近点则在点云Ph保留该点， 其中re、 ke为腐蚀算法可调 参数； S4‑3、 由点云Ph的Z向最高点向下截取符合 把手厚度Zhb的点云， 得到抓取部分点云Phb； S4‑4、 计算点云Phb质心记为抓取点位置Oh， 点云Phb主特征向量V1记为抓取点坐标系Y向 量Yh， 取标志板坐 标系X向为抓取点坐 标系X向量Xh， 最终得到抓取点位姿Th(Oh,Xh,Yh,Zh)， Zh ＝Xh×Yh。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115170631 A 2一种基于固态 激光雷达点 云对绝缘子检测工具抓取点的识别 定位方法 技术领域 [0001]本发明属于计算机视觉技术领域， 具体涉及一种基于固态激光雷达点云对绝缘子 检测工具抓取点的识别定位方法。 背景技术 [0002]随着激光雷达技术的不断发展， 从激光雷达采集的三维点云数据中识别定位特定 目标物体技术在机器人感知、 自动驾驶等领域有着广泛的应用。 常见 的从三维点云中识别 物体的方法有基于特征描述的模板匹配， 以及迭代最近点算法， 两种方法均较为依赖模板 与实际待侦测点云中目标物体的相似程度。 然而由于外界环 境、 扫描视角、 扫描设备自身限 制等因素 的影响， 在待侦测的点云中无法得到绝缘子检测工具的完整表面点云， 且缺失部 分并不固定， 无法使用统一的模板进行匹配。 发明内容 [0003]发明目的： 为解决背景技术中提出的技术问题， 本发明公开了一种基于固态激光 雷达点云对绝 缘子检测工具抓取点的识别定位方法。 [0004]技术方案： 本发明公开的基于固态激光雷达点云对绝缘子检测工具抓取点的识别 定位方法， 包括以下步骤： [0005]S1、 固态雷达点云预处 理； [0006]S2、 点云聚类 [0007]S2‑1、 计算点云Po中的所有点的法线， No＝{ni│i＝1,2…s}， s为点云Po的大小； [0008]S2‑2、 通过法线过滤， 保留面向雷达的实体表面点云， 即法线 向量ni(nix， niy， niz) 中的X向分量 nix＜‑0.8； [0009]S2‑3、 通过欧式聚类得到实体表面 点云簇合 集Qo； [0010]S3、 计算标志板位姿 Tf [0011]S3‑1、 依据标志板尺寸， 从实体表面 点云簇合 集Qo中筛选符合条件的点云簇qf； [0012]S3‑2、 通过标志板点云所有点法线夹角阈值提取出实体表面边界点云Pb， 当点法 线向量ni与kb个临近点的法线向量{n1…nk}的夹角均大于150 °时则认为该点为边界点， 其 中kb为边界提取算法可调参数； [0013]S3‑3、 利用霍夫变换原理， 以标志板点云质心为中心， 拟合标志板边界点云上边界 法线向量， 记为标志板坐标系Z向量Zf， 霍夫变换累加器使用符合条件的点到待拟合直线距 离dl＝{di│i＝1,2…n}标准差的倒数， 其中待拟合直线由中心到边界距离rb以及法线绕X轴 旋转角度 θb表示； [0014]S3‑4、 通过随机采样法拟合标志板边界点云所在平面， 平面法向量nfp记为标志板 坐标系X向Xf； [0015]S3‑5、 计算标志板点云qf的质心， 记为标志板坐标系原点 Of， 得到标志板坐标系Y向说　明　书 1/3 页 3 CN 115170631 A 3