(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 202210750713.4 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 上海仙工智能科技有限公司 地址 201206 上海市浦东 新区新金桥路27 号13号楼 2楼 (72)发明人 王冠　张腾宇　赵越　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 专利代理师 季永康 (51)Int.Cl. G05D 1/02(2020.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 20/64(2022.01) (54)发明名称 一种基于3D传感器的栈板识别及定位方法、 系统 (57)摘要 本发明提供了一种基于3D传感器的栈板识 别及定位方法、 系统， 其中该识别方法的步骤包 括： S1确定目标栈板用于识别的各端面参数， 建 立特征模板； S2 基于3D传感器采集的传感数据建 立目标点云,并对目标点云进行预处理， 在滤除 地面点云后， 合并目标栈板同一端面的点云获得 面状点云块； S3通过3D传感器外部参数将面状点 云块转化为相机坐标系下的2D平面;S4 建立编码 图将2D平面放入其中， 在编码图中构造预设特征 识别距离的双线滑窗并根据预设步长同步移动， 以对路径上所遇到的2D平面上的点进行线段拟 合扫描， 当判断双线滑窗各自拟合的当前线条长 度皆符合特征模板时， 输出该特征模块所对应的 识别结果。 籍此普适多种3D传感器提高通用性， 同时降低计算 性能要求。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115113623 A 2022.09.27 CN 115113623 A 1.一种基于 3D传感器的栈板识别方法， 其特 征在于， 步骤 包括： S1确定目标栈板用于识别的各端面 参数， 建立特 征模板； S2 基于3D传感器采集的传感数据建立目标点云,并对目标点云进行预处理， 在滤除地 面点云后， 合并目标栈板同一端面的点云获得面状点云块； S3 通过3D传感器外 部参数将面状点云块 转化为相机坐标系下的2D平面; S4建立编码图将2D平面放入其中， 在编码图中构造预设特征识别距离的双线滑窗并根 据预设步长同步移动， 以对路径上所遇到的2D平面上的点进行线段拟合扫描， 当判断双线 滑窗各自拟合的当前线条长度皆符合特 征模板时， 输出 该特征模块所对应的识别结果。 2.根据权利要求1所述的基于3D传感器的栈板识别方法， 其特征在于， 所述特征模板包 括： 第一子特征， 其为一条连续线段特征， 且长度存在于目标栈板的端面参数范围中； 第二 子特征， 其为多条间隔线段特征， 且各条间隔线段 的长度以及 间隔距离存在于目标栈板的 端面参数范围中。 3.根据权利要求1所述的基于3D传感器的栈板识别方法， 其特征在于， 步骤S2中对目标 点云进行 预处理的步骤 包括： S21对目标点云进行滤波处理， 根据3D传感器的外部参数将目标点云转换到机器人坐 标系下， 以获得对应点云坐标， 从而参照目标栈板的高度参数， 滤除不匹配的目标点云； S22对步骤S21处 理后的目标点云采用统计滤波处 理， 除去离群点。 4.根据权利要求1所述的基于3D传感器的栈板识别方法， 其特征在于， 步骤S2中滤除地 面点云的步骤 包括： S23分别多次随机从目标点云中抽取多个点以拟合出多个 基准平面； S24统计各基准平面与目标点云所有的点之间在容差距离范围内所对应点的数量； S25选择对应点数量最多的基准平面作为地面， 以将该基准平面上的所有的点归属于 地面成分以剔除， 而其 余点归属于物体成分。 5.根据权利要求4所述的基于3D传感器的栈板识别方法， 其特征在于， 步骤S2中合并目 标栈板同一端面的点云获得面状点云块的步骤 包括： S26从物体成分点云中随机选取种子点， 并判断种子点与作为种子点周围的非种子点 是否处于同一平面内， 其中种子点的法向量与地面法向量垂直， 当确定种子点和非种子点 处于同一平面内时， 确定将该非种子点作为 新的种子点； S27迭代判断新的种子点与其周围的非种子点是否处于同一平面内， 以通过点云区域 生长的方式统计出 所有的种子点; S28判断所统计的种子点的数量是否处于预设定的数量范围内， 并当种子点数量在数 量范围内时， 基于所统计的种子点构建所述面状点云块， 同时对判断为同一物体的同一面 的所有面状点云块做合并处 理。 6.根据权利要求5所述的基于3D传感器的栈板识别方法， 其特征在于， 所述判断同一物 体的同一面的步骤包括： 将各面状点云块转为平面方程ax+by+cz=1， 判断各个面状点云块 的平面方程式中a、 b、 c三个因子是否相 似且因子之差的绝对值小于预设阈值， 若符合的则 判断为同一物体的同一 面。 7.根据权利 要求1所述的基于3D传感器的栈板识别方法， 其特征在于， 步骤S3中通过3D 传感器外 部参数转换面状点云块至相机坐标系下的2D平面 步骤包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115113623 A 2S31将面状点云块中每一个点编码为(h,w,z,a,b,c,yaw)， 其中h和w为其在相机坐标系 下的坐标 ， a ， b ， c为面状点云的平面方程ax+by+cz=1的因子 ， 进而计算出 ; S32以面状点云块的中心点将各面状点云旋转yaw， 以使其与h和w轴平行， 从而获取2D 平面。 8.一种基于 3D传感器的栈板 定位方法， 其特 征在于， 步骤 包括： S1根据如权利要求1至7任一所述基于3D传感器的栈板识别方法， 获取匹配双线滑窗拟 合线条的中心点的平均值， 作为当前识别的目标栈板端面的中心点坐标， 并以此作为 6Dpose的x、 y、 z参数； S2 将roll和pitch的角度设为0； S3 根据面状点云块建立的平面方程ax+by+cz=1， 依据该平面方程及其a、 b、 c三个因 子， 计算出yaw 参数值 ， 以获取目标栈板 6D pose。 9.一种基于 3D传感器的栈板识别系统， 其特 征在于包括： 存储单元， 其存有实现如权利要求1至7任一所述基于3D传感器的栈板识别方法步骤的 程序， 以供控制单 元及处理单元适时调取 执行； 控制单元操控3D传感器采集场景中的目标点云以向处 理单元发送； 处理单元从目标点云中滤除地面点云， 合并目标栈板同一端面的点云获得面状点云 块； 再通过3D传感器外部参数将面状点云块转化为相机坐标系下的2D平面， 而后建立编码 图将2D平面放入其中， 并在编 码图中构造预设特征识别距离的双 线滑窗并根据预设步长同 步移动， 以对路径上所遇到的2D平面上的点进行线段拟合扫描， 当判断双线滑 窗各自拟合 的当前线条长度皆符合特 征模板时， 输出 该特征模块所对应的识别结果。 10.一种基于 3D传感器的栈板 定位系统， 其特 征在于包括： 存储单元， 其存有实现如权利要求1至7任一所述基于3D传感器的栈板识别方法步骤的 程序， 以供控制单 元及处理单元适时调取 执行； 控制单元操控3D传感器采集场景中的目标点云以向处 理单元发送； 处理单元从目标点云中滤除地面点云， 合并目标栈板同一端面的点云获得面状点云 块； 再通过3D传感器外部参数将面状点云块转化为相机坐标系下的2D平面， 而后建立编码 图将2D平面放入其中， 并在编 码图中构造预设特征识别距离的双 线滑窗并根据预设步长同 步移动， 以对路径上所遇到的2D平面上的点进行线段拟合扫描， 当判断双线滑 窗各自拟合 的当前线条长度皆符合特 征模板时， 输出 该特征模块所对应的识别结果； 处理单元进一步将匹配双线拟合线条的中心点的平均值， 作为当前识别的目标栈板端 面的中心点坐标， 并以此作为6Dpose的x、 y、 z参数， 同时将roll和pitch的角度 设为0， 并计 算出yaw参数值 ， 以获取目标栈板 6D pose。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115113623 A 3