7 / 14
Аппаратно-программный комплекс для решения задач…
7
В текущей версии комплекса реализован алгоритм распознавания
объекта, основанный на использовании VFH. В режиме оценки коорди-
нат объекта на вход СТЗ поступает необработанное облако точек (набор
координат точек
x
,
y
,
z
, заданных в СК сенсора). Затем выполняется
фильтрация: из облака точек удаляется все точки, лежащие вне пред-
метного стола (с координатой
z
больше 1м). Далее с помощью алгорит-
мов библиотеки PCL в оставшемся облаке точек отыскивается самая
большая плоскость и вырезаются все точки, принадлежащие ей.
Таким образом, из «сырого» облака точек получается облако то-
чек, принадлежащих объекту, и для него строится VFH-гистограмма.
С помощью алгоритмов поиска «ближайшего соседа» [15] в БД отыс-
киваются
n
пар ближайших гистограмм и загружаются
n
пар «гисто-
грамма — координаты».
После загрузки проводится этап уточнения координат и выбор
наилучшего варианта. С этой целью для каждой из
n
пар в программу
загружается локальный вид объекта, устанавливается в координаты,
характерные для данной пары, и осуществляется операция выравни-
вания локального вида относительно полученного отфильтрованного
изображения с помощью алгоритма ICP (Iterative Closest Point) [16].
Если выравнивание удалось выполнить, этот вариант оставляют, если
не удалось — отбрасывают. Выбор наилучшего из оставшихся вари-
антов проводится путем сравнения показателей совпадения облака
точек на этапе выравнивания. Выбирается вариант с наибольшим
числом совпадений.
Непосредственно вычисление реальных координат объекта про-
водится с использованием их значений в выбранной паре «гисто-
грамма — координаты», а также вектора координат и матрицы пово-
рота, полученных на этапе выравнивания:
(с)
(с)
(с)
к
ср
об
;
l
l
l
к,с cp об,с
,
где
(с)
к к,с
,
l
— конечный вектор координат объекта и матрица пово-
рота от СК сенсора к СК объекта;
(с)
об,с
об
,
l
— предварительные век-
тора координат и матрица поворота, полученные из пары «гисто-
грамма — координаты»;
(с)
cp cp
,
l
— вектор координат и матрица по-
ворота, полученные на этапе выравнивания.
Этот алгоритм иллюстрирует рис. 4, на котором приведены обла-
ко точек после первой ступени фильтрации (
1
), загруженный частич-
ный вид объекта до (
2
) и после (
3
) процедуры выравнивания.