1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

我们现在处于工业化和机械化时代，高精度的机器操作逐步取代人类简单的手工操作。在机器不断推陈出新的过程中，人们对机器的制作精度要求也越来越高，且由于设备不断的更新，其可以利用的寿命也十分有限。然而一个精良的机器设备成本不容小觑，因此人们在应对这种问题时，提出了对废旧机械中仍具有较高价值的零部件进行回收再利用的方法来减少浪费。自动化识别并拆卸特定零部件成为了一个人们亟待解决的问题的问题。其中基于图像的机器视觉是实现自动化拆卸的研究内容之一，是实现高价值零部件回收的重要核心技术。

图像处理是运用光学、电子光学、数字处理方法，对图像进行复原、校正、增强、统计分析、分类和识别等的加工技术过程。图像处理的技术应用于不同的领域，发展出了不同的分支结构，如遥感图像处理、医学图像处理等，其它如计算机图像学、模式识别、人工智能和机器人视觉学等学科领域也与图像处理有密切的关系。近年来基于图像处理的识别技术以其非接触式、较宽的光谱响应范围、定位、测量和缺陷检测的优势、在农作物质量检测、医学图像检测、军事目标识别、人脸识别、指纹识别、人民币序列号识别等领域取得了广泛应用。由于图像处理在物体识别方面具有重要作用，因此通过特定图像处理运用在实现零部件的自动化识别具有重大现实意义。

2. 研究的基本内容与方案

针对自动化拆卸过程中典型零部件识别问题，研究基于 Kinect 深度图像和点云特征的典型零部件识别方法。研究一种八邻域深度差（8N-DD）点云边缘提取算法，算法首先对优化后的点云数据利用八邻域深度差算法进行点云边缘提取，然后对提取的点云边缘进行分割，最后，通过 RANSAC 算法对分割后的点云进行特征判别以识别零部件。通过仿真实验验证所研究方法可以快速对典型零部件进行识别。

（1）点云获取：本文通过Kinect以非接触式方式获取目标物体的点云。然后由于Kinect在采集时存在一定的跳变误差，因此采集的点云数据具有一定的精度误差。因此需要通过非线性滤波算法对其深度值进行去噪。

（2）点云边缘提取：接着通过八邻域深度差算法进行点云边缘提取，图1为其流程图。然后进行点云边缘的识别。为便于识别，首先对所提取的点云边缘点进行分割，点云边缘数据通常被看成一个点集，点集内各种目标特征点混合在一起，点云边缘分割就是将同一目标特征点提取出来，图2给出了边缘点分割示意图．如图2所示，点云边缘数据集合为Ｓ，任取一点P’，寻找该点附近的ｋ个邻近点，在顺时针方向取欧氏距离最小的P’点作为新的目标点，对P’点继续寻找邻近点，顺时针经过一圈寻找又回到P点，则将寻找到的所有目标点作为分割出的点集S1，利用同样方法分割出点集S2。

（3）特征提取：然后进行基于RANSAC算法的特征提取，以拟合直线为例，随机抽样一致性（RANSAC）算法：首先随机选择两个点，两点确定一条直线，统计在该条直线一定距离范围内点的数目Ｖ．重复随机选择Ｕ次，将Ｖ最大的直线确认为最佳直线．对于一些有棱角且边是直线的典型零部件，依据RANSAC提取直线的思想，可以对典型零部件的点云边缘进行检测，并提取边缘特征以识别零部件。

图1.八邻域深度差算法流程

图2.边缘点分割示意图

（4）特征识别和验证：以六角螺母和方形螺母为例进行典型零部件识别，利用RANSAC算法提取轮廓特征，根据特征识别螺母类型。通过ICP算法验证本实验对零部件的识别率。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论基础。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：熟悉掌握基本理论，完成英文资料的翻译，熟悉算法和调试工具。

第6－9周：利用传感器获取点云数据并编程实现各算法，并进行仿真调试。

4. 参考文献（12篇以上）

1. s. vongbunyong, s. kara, m. pagnuccobasic behaviour control of the vision-based cognitive robotic disassembly automation assem autom, 33 (1) (2013), pp. 38-56

2. supachai vongbunyong, sami kara, maurice pagnucco, learning and revision in cognitive robotics disassembly automation, robotics and computer-integrated manufacturing, volume 34, august 2015, pages 79-94

3. supachai vongbunyong, sami kara, maurice pagnucco, application of cognitive robotics in disassembly of products, cirp annals, volume 62, issue 1, 2013, pages 31-34

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