基于3维点云欧氏聚类和RANSAC边界拟合的目标物体尺寸和方位识别

作     者：薛连杰 齐臣坤 张彪 张霄远 吴长征 XUE Lianjie;QI Chenkun;ZHANG Biao;ZHANG Xiaoyuan;WU Changzheng

作者机构：上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室 

出 版 物：《机械设计与研究》 (Machine Design And Research)

年 卷 期：2018年第34卷第5期

页      码：44-48,53页

摘      要：目标物体尺寸和方位识别是移动机器人在未知环境下实现自主搬运的关键技术,主要难点是如何从混有地面和周边环境信息的3维点云数据中提取物体信息,并准确识别其方位和尺寸。常用的方法是通过3维点云建立物体包围盒,但是现有的基于PCA（主成分分析）或基于边缘点云提取的包围盒建立方法对物体边缘点云噪声比较敏感。文中主要针对室内搬运场景中方形箱式物体,提出1种基于3维点云欧氏聚类和RANSAC（随机采样一致性）边界拟合的物体尺寸和方位识别算法。首先,采用点云截断、体素滤波降采样和离群点移除对数据进行预处理,然后采用基于K-D树的快速聚类算法进行物体与物体之间的分割,接着将分割后物体3维点云进行2维投影。由于投影后物体2维点云边缘点密度远高于内部点云密度,采用RANSAC算法对边缘点云进行直线拟合。该直线能够近似物体边缘点云分布的期望均值,受物体边缘点云噪声的影响较小。实验表明该算法精度较高、速度较快、鲁棒性好,可用于移动机器人物体搬运作业等领域。

主 题 词：物体尺寸识别 物体方位识别 3维点云 欧氏聚类 RANSAC 包围盒 

学科分类：081104[081104] 08[工学] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.13952/j.cnki.jofmdr.2018.0187

馆 藏 号：203394371...