基于改進(jìn)歐式聚類的堆疊紗筒點(diǎn)云分割方法

趙 琴，王明喆，嚴(yán) 楠，王鵬飛，陳雨青，王 碩

（1.西安工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,陜西 西安 710600;2.寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 寧波 315800）

0 引言

筒子紗作為現(xiàn)代紡織行業(yè)中絡(luò)筒工序的終端產(chǎn)品，是通過(guò)絡(luò)筒機(jī)上紗線纏繞而形成的，表面為致密的紗線[1-2]。隨著機(jī)器視覺技術(shù)的興起，許多紡紗企業(yè)通過(guò)將3D 視覺與工業(yè)機(jī)器人相結(jié)合來(lái)代替人工，將料斗里的紗筒放到紗架的上紗過(guò)程[3]。點(diǎn)云聚類分割作為3D 視覺技術(shù)中較為關(guān)鍵的步驟，分割的結(jié)果將會(huì)直接影響視覺系統(tǒng)對(duì)料斗里紗筒識(shí)別定位及位置估計(jì)的準(zhǔn)確性。

針對(duì)傳統(tǒng)歐式聚類分割算法在處理堆疊紗筒點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)分割和欠分割等問(wèn)題，本研究在紗筒點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，剔除邊緣接觸點(diǎn)，將其轉(zhuǎn)換為分散點(diǎn)云，再基于歐式聚類算法進(jìn)行聚類分析，補(bǔ)齊邊緣點(diǎn)云信息，保證堆疊紗筒點(diǎn)云的完整性。

1 紗筒點(diǎn)云獲取及預(yù)處理

3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以不受光照強(qiáng)度的限制，點(diǎn)云具有的深度信息可以更加真實(shí)準(zhǔn)確地表達(dá)紗筒的幾何形狀，且點(diǎn)云數(shù)據(jù)可提供紗筒目標(biāo)更為全面的6DOF 位置信息。本研究以Kinect V2 傳感器獲取的原始紗筒點(diǎn)云如圖1（a）所示。

圖1 紗筒點(diǎn)云數(shù)據(jù)

由圖1（a）可知，多個(gè)紗筒隨機(jī)散放在盒體中，紗筒處于堆疊狀態(tài)，此外場(chǎng)景中還存在工作臺(tái)、盒體等無(wú)關(guān)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。為了有效提取堆疊的紗筒信息，研究通過(guò)直通濾波、擬合平面、統(tǒng)計(jì)濾波及降采樣等點(diǎn)云進(jìn)行預(yù)處理算法，結(jié)果如圖1（b）所示，消除了盒體及工作臺(tái)的干擾，堆疊紗筒目標(biāo)特征明顯。……