(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 202211113920.5 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 上海电机学院 地址 200240 上海市闵行区江川路690号 (72)发明人 任宇翔　蔡骋　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 廖程 (51)Int.Cl. G06V 20/66(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/12(2022.01) G06T 3/00(2006.01) G06T 7/33(2017.01) G06T 7/80(2017.01) (54)发明名称 一种电机零件识别系统及其方法 (57)摘要 本发明涉及一种电机零件识别系统及其方 法， 该系统包括： 与主机连接的扫描设备， 扫描设 备拍摄包含电机零件的二维图像、 采集点云数 据， 主机更新存储电机零件模型点云、 对场景点 云进行目标识别。 该方法为： 预先制作零件模型 点云并存储于主机； 手持扫描设备对操作台面进 行全方位扫描， 采集操作台面包含散乱电机零件 的二维图像及场景点云， 将采集的数据与相机内 外参矩阵数据传输至主机； 主机对场景点云进行 目标识别， 识别出各电机零件对应的三维包围 框、 并相应投影至二维图像。 与现有技术相比， 本 发明能规避纯二维图像目标识别方式严重依赖 环境光照条件的缺点， 在各种不同应用环境中稳 定准确地识别出电机零件， 避免因遮挡而导致无 法识别出零件的问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115439841 A 2022.12.06 CN 115439841 A 1.一种电机零件识别系统， 其特征在于， 包括扫描设备(1)， 所述扫 描设备(1)连接至主 机(2)， 所述扫描设备(1)用于拍摄包含电机零件的二维图像以及采集点云数据， 所述主机 (2)用于更新存 储电机零件 模型点云以及对场景点云进行目标识别。 2.根据权利要求1所述的一种电机零件识别系统， 其特征在于， 所述扫描设备(1)包括 相机(101)、 LiDAR传感器(102)以及点云采集模块(103)， 所述相机(101)用于拍摄包含电机 零件的二维图像， 所述点云采集模块(103)用于融合处理相机(101)拍摄的二维图像以及 LiDAR传感器(102)检测的数据信息， 以生成得到相应的点云数据。 3.根据权利要求1所述的一种电机零件识别系统， 其特征在于， 所述主机(2)包括处理 器(201)、 数据库(202)和显示器(203)， 所述数据库(202)用于更新存储电机零件模型点云， 所述处理器(201)与扫描设备(1)连接， 用于对扫描设备(1)采集的点云数据进行分析 处理， 以得到目标识别结果， 所述显示器(20 3)用于将目标识别结果展示给用户。 4.根据权利要求1～3任一所述的一种电机零件识别系统， 其特征在于， 所述扫描设备 (1)与主机(2)位于同一局域网内。 5.一种电机零件识别方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 预先制作零件 模型点云、 并存 储于主机； S2、 手持扫描设备对操作台面进行全方位扫描， 采集操作台面包含散乱电机零件的二 维图像以及场景点云， 并将采集的数据与相机内外参矩阵数据传输 至主机； S3、 主机对场景点云进行目标识别， 以识别出各电机零件对应的三维包围框， 并将三维 包围框相应投影至二维图像。 6.根据权利要求5所述的一种电机零件识别方法， 其特征在于， 所述步骤S1具体包括以 下步骤： S11、 扫描设备 预先逐个扫描采集得到多个电机零件 模型点云、 并传输 至主机； S12、 主机将接收的电机零件 模型点云保存为pcd格式文件。 7.根据权利要求5所述的一种电机零件识别方法， 其特征在于， 所述步骤S3具体包括以 下步骤： S31、 主机结合电机零件模型点云以及接收的场景点云， 依次进行预处理、 特征点提取、 特征点匹配以及三维霍夫投票操作， 以得到各电机零件在场景点云中的初始三维包围框； S32、 主机对初始三维包围框的位置进行调整修 正； S33、 基于接收的相机内外参矩阵数据， 将调整修正后的三维包围框投影至相应的二维 图像。 8.根据权利要求7所述的一种电机零件识别方法， 其特征在于， 所述步骤S32具体是采 用ICP配准 算法对初始三维包围框的位置进行调整修 正。 9.根据权利要求7所述的一种电机零件识别方法， 其特征在于， 所述步骤S33具体包括 以下步骤： S331、 分别确定世界坐标系与相机坐标系之间的转换关系、 相机坐标系与图像像素坐 标系之间的变换关系； S332、 结合相机外参矩阵， 将世界坐标系下的三维包围框变换至相机坐标系下； 再结合 相机内参矩阵， 将相 机坐标系 下的三维包围框变换至图像像素坐标系 下； 最后将图像像素 坐标系下的三维包围框投影至二维图像。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115439841 A 210.根据权利要求9所述的一种电机零件识别方法， 其特征在于， 所述世界坐标系与相 机坐标系之间的转换关系具体为： 其中， PW(XW,YW,ZW)为目标点P在世界坐标系下的坐标， PC(Xc,Yc,Zc)为目标点P在相机 坐标系下的坐标， 分别为世界坐标系转换到相机坐标系的平移矩阵、 旋转矩阵， Texternal为相机外参矩阵； 所述相机坐标系与图像 像素坐标系之间的转换关系具体为： 其中， f、 dx、 dy、 u0、 v0为相机的内部参数， K为相机内参矩阵， 为图像坐标系下x方向上 的等效焦距， 为图像坐标系下y方向上的等效焦距。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115439841 A 3