本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定方法、裝置、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的快速發(fā)展，線激光輪廓儀在工業(yè)自動化、質(zhì)量檢測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于激光器發(fā)射的激光經(jīng)過放大后水平度降低，且發(fā)射透鏡和接收透鏡存在理論上不可消除的畸變，導(dǎo)致目標點云存在較大誤差，檢測精度低。為了解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了基于平面標定塊的線激光輪廓儀點云標定方法及系統(tǒng)。然而，盡管該方法在一定程度上提高了檢測精度，但仍存在以下缺點。

2、標定過程復(fù)雜：基于平面標定塊的線激光輪廓儀點云標定方法需要通過多個步驟進行標定，包括將線激光輪廓儀調(diào)校水平、采集標定塊的高度標定數(shù)據(jù)和x方向標定數(shù)據(jù)、計算光條的行像素位置信息和每行的像素當量等。這些步驟不僅繁瑣，而且需要專業(yè)人員操作，增加了操作難度和成本。

3、對硬件要求高：該方法需要使用特定的平面標定塊，且標定塊的上半部分和下半部分需要具有不同的顏色或紋理特征，以便于線激光輪廓儀進行識別和采集數(shù)據(jù)。這種特定的標定塊增加了硬件成本，并且限制了該方法的適用范圍。

4、標定精度受限：盡管基于平面標定塊的線激光輪廓儀點云標定方法可以在一定程度上提高檢測精度，但由于激光器的畸變和透鏡的誤差等因素，其標定精度仍然受到限制。在要求高精度檢測的應(yīng)用中，該方法可能無法滿足需求。

5、易受環(huán)境影響：標定過程中，環(huán)境因素如溫度、濕度、光照等變化都可能對標定結(jié)果產(chǎn)生影響。特別是在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，這些環(huán)境因素的變化更為復(fù)雜和不可預(yù)測，可能導(dǎo)致標定結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性降低。

6、因此要解決因安裝高度或者傾斜角度的差異，不能準確地識別餐桌上的動作導(dǎo)致無法精確標定的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定方法、裝置、系統(tǒng)及介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，提供至少一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、一方面，本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定方法，所述方法包括以下步驟：

3、在旋轉(zhuǎn)餐桌的邊緣設(shè)置一個具有幾何特征的標記塊，所述標記塊用于在餐桌旋轉(zhuǎn)過程中作為激光雷達的參考點；

4、啟動所述旋轉(zhuǎn)餐桌的旋轉(zhuǎn)功能，使所述標記塊與旋轉(zhuǎn)餐桌邊緣同步旋轉(zhuǎn)；

5、啟動自動標定功能，通過激光雷達采集所述標記塊在旋轉(zhuǎn)過程中的點云數(shù)據(jù)，形成對應(yīng)的三維空間點集；

6、處理所述點云數(shù)據(jù)，識別所述標記塊形成的凸起軌跡，以確定所述激光雷達與所述標記塊之間的相對空間位置；

7、根據(jù)所述相對空間位置，調(diào)整所述激光雷達的坐標系，使其與所述旋轉(zhuǎn)餐桌的坐標系對齊；

8、自動校正所述激光雷達以確保能夠準確識別餐桌上的動作。

9、可選地，所述處理所述點云數(shù)據(jù)，識別所述標記塊形成的凸起軌跡，以確定所述激光雷達與所述標記塊之間的相對空間位置包括：

10、對所述激光雷達獲取的點云數(shù)據(jù)進行除噪聲和離群點，以得到預(yù)處理后的點云數(shù)據(jù)的高度閾值；

11、基于預(yù)處理后的點云數(shù)據(jù)的高度閾值將點云數(shù)據(jù)分為小于高度閾值和大于高度閾值；

12、獲取至少兩幀連續(xù)點云數(shù)據(jù)的變換矩陣，根據(jù)所述變換矩陣，更新所述標記塊的位置。

13、可選地，所述根據(jù)所述相對空間位置，調(diào)整所述激光雷達的坐標系，使其與所述旋轉(zhuǎn)餐桌的坐標系對齊包括：

14、對檢測到的凸起進行輪廓提取，得到所述標記塊的邊界信息；

15、通過計算凸起輪廓上所有點的平均值或質(zhì)心，得到所述標記塊的中心點位置；

16、基于所述凸起輪廓上的點進行主成分分析，計算其主軸方向；輸出兩個主成分向量長軸v1和短軸v2；

17、其中所述輸出兩個主成分向量長軸v1和短軸v2分別與x'軸、y'軸的夾角用以表示所述標記塊的姿態(tài)。

18、可選地，所述基于所述凸起輪廓上的點進行主成分分析，計算其主軸方向包括：

19、建立雷達坐標系與餐桌坐標系之間的轉(zhuǎn)換方程，其中t為坐標平移矩陣，r為旋轉(zhuǎn)矩陣；

20、根據(jù)所得到的標記塊中心點在雷達坐標系和餐桌坐標系中的坐標，以及得到的標記塊姿態(tài)信息，求解出平移矩陣t和旋轉(zhuǎn)矩陣r中的參數(shù)，從而調(diào)整激光雷達的坐標系，使其與旋轉(zhuǎn)餐桌的坐標系對齊。

21、可選地，所述建立雷達坐標系與餐桌坐標系之間的轉(zhuǎn)換方程，其中t為坐標平移矩陣，r為旋轉(zhuǎn)矩陣包括：

22、建立雷達坐標系和餐桌坐標系；

23、所述雷達坐標系以激光雷達的發(fā)射中心為原點o，以激光發(fā)射方向為z軸，垂直于發(fā)射平面的方向為x軸，y軸由右手定則確定；其中雷達坐標系中的任意一點p用坐標(x,y,z)表示；

24、所述餐桌坐標系以餐桌的中心為原點o'，餐桌的平面為xy'平面，垂直于餐桌平面的方向為z'軸；其中餐桌坐標系中的任意一點p'用坐標(x',y',z')表示。

25、可選地，所述通過計算凸起輪廓上所有點的平均值或質(zhì)心，得到標記塊的中心點位置包括：

26、計算所述標記塊輪廓上所有點的平均坐標，得到所述標記塊的中心點坐標(xc,yc,zc)；

27、計算所述標記塊輪廓上任意兩個不共線的向量，以獲取所述兩個不共線的向量的叉積，得到所述標記塊的法向量n;

28、將法向量n轉(zhuǎn)換為一個單位向量，并用它在雷達坐標系中的三個分量(nx,ny,nz)來表示所述標記塊的姿態(tài)。

29、可選地，所述求解出平移矩陣t和旋轉(zhuǎn)矩陣r中的參數(shù)包括：

30、若所述雷達坐標系的原點o在餐桌坐標系中的坐標為(tx,ty,tz)，則所述坐標平移矩陣t表示為：

31、；

32、通過所述平移矩陣t，將所述雷達坐標系中的任意一點p(x,y,z)轉(zhuǎn)換到所述餐桌坐標系中的對應(yīng)點p'(x',y',z')，即：

33、；

34、若所述雷達坐標系繞x軸旋轉(zhuǎn)α角，繞y軸旋轉(zhuǎn)β角，繞z軸旋轉(zhuǎn)γ角，則對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣rx、ry、rz分別為：

35、；

36、結(jié)合所述坐標平移矩陣t和旋轉(zhuǎn)矩陣r，得到所述雷達坐標系與所述餐桌坐標系之間的轉(zhuǎn)換方程：

37、。

38、另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定裝置，包括：

39、第一模塊，用于在旋轉(zhuǎn)餐桌的邊緣設(shè)置一個具有幾何特征的標記塊，所述標記塊用于在餐桌旋轉(zhuǎn)過程中作為激光雷達的參考點；

40、第二模塊，用于啟動所述旋轉(zhuǎn)餐桌的旋轉(zhuǎn)功能，使所述標記塊與旋轉(zhuǎn)餐桌邊緣同步旋轉(zhuǎn)；

41、第三模塊，用于啟動自動標定功能，通過激光雷達采集所述標記塊在旋轉(zhuǎn)過程中的點云數(shù)據(jù)，形成對應(yīng)的三維空間點集；

42、第四模塊,用于處理所述點云數(shù)據(jù)，識別所述標記塊形成的凸起軌跡，以確定所述激光雷達與所述標記塊之間的相對空間位置；

43、第五模塊,用于根據(jù)所述相對空間位置，調(diào)整所述激光雷達的坐標系，使其與所述旋轉(zhuǎn)餐桌的坐標系對齊；

44、第六模塊,用于自動校正所述激光雷達以確保能夠準確識別餐桌上的動作。

45、另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定系統(tǒng)，包括：

46、至少一個處理器；

47、至少一個存儲器，用于存儲至少一個程序；

48、當所述至少一個程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，使得所述至少一個處理器實現(xiàn)上述任一項所述的旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定方法。

49、另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其中存儲有處理器可執(zhí)行的程序，所述處理器可執(zhí)行的程序在由處理器執(zhí)行時用于執(zhí)行上述任一項所述的旋轉(zhuǎn)餐桌的激光標定方法。

50、本發(fā)明實施例通過在旋轉(zhuǎn)餐桌的邊緣設(shè)置一個具有幾何特征的標記塊，所述標記塊用于在餐桌旋轉(zhuǎn)過程中作為激光雷達的參考點；啟動旋轉(zhuǎn)餐桌旋轉(zhuǎn)功能和自動標定功能，使激光雷達采集所述標記塊與旋轉(zhuǎn)餐桌邊緣同步旋轉(zhuǎn)過程中的點云數(shù)據(jù)，形成對應(yīng)的三維空間點集；處理所述點云數(shù)據(jù)，識別所述標記塊形成的凸起軌跡，以確定所述激光雷達與所述標記塊之間的相對空間位置；根據(jù)所述相對空間位置，調(diào)整所述激光雷達的坐標系，使其與所述旋轉(zhuǎn)餐桌的坐標系對齊；自動校正所述激光雷達以確保能夠準確識別餐桌上的動作。本發(fā)明能夠解決不能準確地識別餐桌上的動作導(dǎo)致無法精確標定的技術(shù)問題，以及簡化標定過程以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)餐桌的精確標定。