(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 202210527560.7 (22)申请日 2022.05.16 (71)申请人 河北科技大学 地址 050026 河北省石家庄市裕翔街26号 (72)发明人 张付祥　孙和盛　 (51)Int.Cl. G06T 7/70(2017.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 5/20(2006.01) G06K 9/62(2022.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 10/26(2022.01) (54)发明名称 成捆棒材端面快速立体 定位方法 (57)摘要 成捆棒材端面快速立体定位方法， 包括如下 步骤： 获取成捆棒材端面原始三维点云， 完成预 处理； 从预处理后的点云中提取出单根棒材端面 点云并特征降维； 根据二维点云重心进行平移， 使单根棒材端面二维点云移动到统计区域； 以降 维前的单根棒材端面法向量表征端面中心姿态， 结合单根棒材端面的二维点云的位置和降维后 单根棒材端面点云的深度均值， 得到棒材端面中 心空间位姿矩阵。 该方法定位精度高、 速度快， 为 最终棒材精整 线的生产自动化奠定技 术基础。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114897969 A 2022.08.12 CN 114897969 A 1.成捆棒材端面快速立体定位方法， 包括如下步骤： 第1步： 在特钢棒材精整线上， 采用三维点云数据采集系统获取成捆棒材端面原始三维 点云， 所述原始 三维点云包括成捆棒材端面点云、 成捆棒材支架 点云和一些噪点， 对取得的 原始三维点云依次进行直 通滤波和统计滤波， 完成预处 理； 第2步： 从预处 理后的点云中提取 出单根棒材端面 点云并特 征降维， 具体步骤为： （1） 采用基于欧式距离的聚类分割得到非粘连的单根棒材端面点云和粘连的多根棒材 端面点云， 非粘连的单根 棒材端面 点云即为所需的单根 棒材端面 点云； （2） 对粘连的多根棒材端面点云依次采用边缘提取算法、 改进的RANSAC圆拟合算法和 反向提取 方法得到单根 棒材端面 点云； （3） 依据刚体旋转不变性原理对得到的单根棒材端面点云进行特征降维， 去除 Z方向信 息得到只具有 X、Y方向信息的单根 棒材端面 二维点云； 第3步： 计算单根棒材端面的二维点云重心 （ x，y） ， 根据二维点云重心进行平移， 使单根 棒材端面二维点云移动到统计区域， 根据单根棒材端面二维点云的缺失程度， 区分为完整 的单根棒材端面二维点云和残缺的单根棒材端面二维点云， 分别进行定位， 完整的单根棒 材端面二维点云定位的具体步骤为： （1） 依据区域统计结果进行迭代 平移， 完成精确定位； （2） 累加每次平 移的步长， 计算单根 棒材端面 二维点云的中心位置； 残缺的单根 棒材端面 二维点云定位的具体步骤： （1） 根据各统计区域的统计值， 使残缺的棒材端面二维点云向完整圆弧一侧平移， 完成 粗定位； （2） 根据圆弧一侧对应区域的统计结果迭代 平移， 完成精确定位； （3） 累加每次平 移的步长， 计算单根 棒材端面 二维点云的中心位置； 第4步： 以降维前的单根棒材端面法向量表征端面中心姿态， 结合单根棒材端面的二维 点云的位置 （ x，y） 和降维后单根棒材端面点云的深度均值 z， 得到棒材端面中心空间位姿矩 阵H， 表达式为： 式中 ，R为特征降维时的旋转矩阵。 2.如权利要求1所述的成捆棒材端面快速立体定位方法， 其特征在于： 方法第1步采用 的三维点云数据采集系统包括工业立体相机 （1） 、 相机支架 （2） 和三维数据采集控制系统 （3） ， 工业立体相机 （1） 布置在相机支架 （2） 上， 相机支架 （2） 置于测量对象成捆棒材端面的 正前方， 工业立体相机 （1） 的光轴和成捆棒材的轴线平行， 工业立体相机 （1） 的视野覆盖成 捆棒材端面， 工业 立体相机 （1） 的电源和数据线和三维数据采集控制系统 （3） 连接 。 3.如权利要求1所述的成捆棒材端面快速立体定位方法， 其特征在于： 第2步中特征降权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114897969 A 2维的具体步骤为： 1)计算单根 棒材端面 点云法向量 m； 2)确定单根 棒材端面 XOY坐标平面的法向量 n； 3)通过法向量 m叉乘法向量 n计算旋转轴； 4)计算法向量 m与法向量 n的夹角φ； 5)用罗德里格斯公式计算旋转矩阵 R； 6)对单根 棒材端面 点云中的每一个点左乘旋转矩阵 R。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114897969 A 3