温室高架栽培草莓空间姿态识别与采摘点定位方法.pdf

null null null null 年 null 月 农 业 机 械 学 报 第 nullnull 卷 第 null 期 nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 温室高架栽培草莓空间姿态识别与采摘点定位方法 毕 松 隗朋峻 刘仁学 北方工业大学电气与控制工程学院 北京 nullnullnullnullnullnull 摘要 采摘目标空间位姿信息缺失和目标定位精度低是影响草莓采摘机器人采摘效果的关键因素之一 为此 本 文首先设计了基于颜色信息和卷积神经网络的草莓图像目标定位与分割以及目标点云分割模型 其次 实现了基 于图像的草莓可采摘性和遮挡程度识别模型 最后 设计了草莓空间定位和姿态估计模型并实现草莓采摘点定位 方法 基于本文方法对完整草莓位姿估计平均误差为 nullnull nullnullnull 对遮挡草莓位姿估计平均误差为 nullnull nullnullnull 采摘定位 综合误差为 nullnull null nullnull 在实际采摘实验中 采摘成功率为 nullnullnull nullnull 平均每个草莓的计算耗时约为 nullnull nullnull 单个草莓采 摘动作的执行平均耗时约为 nullnull null null 实验结果表明 本文提出的方法可在温室条件下较准确地估计草莓空间位姿和 采摘点 为草莓采摘机器人提供有效的目标定位信息 有效满足实际采摘场景下的需求 关键词 草莓 采摘 果实遮挡 点云分割 位姿估计 目标定位 中图分类号 nullnullnullnullnull 文献标识码 null 文章编号 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 修回日期 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 基金项目 国家重点研发计划项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 和北方工业大学 nullnullnullnull 工程项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 作者简介 毕松 nullnullnullnullnull 男 副教授 博士 主要从事智能农机设备研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull College of Electrical and Control Engineering North China University of Technology Beijing nullnullnullnullnullnull China nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null 引言 随着国内人工成本的快速增长 现有以人工作 业为主的种植和管理模式 已成为制约草莓产业发 展的重要因素之一 提高生产过程的自动化和智能 化程度 能够有效降低草莓生产过程的人力需求 采摘作业是草莓生产过程中人力需求集中的环 节 因此采摘作业自动化能够有效降低草莓生产过 程的人力需求 果实自动采摘的基础是能够稳定的 获得草莓目标空间位置 自然环境存在光照强度变 化 果实重叠 枝叶遮挡等干扰因素 因此在自然环 境下草莓目标识别 定位与空间姿态估计是草莓自 动采摘装备的关键技术 自然环境获得的草莓图像存在背景变化 果实 光照不均 枝叶遮挡 果实重叠等干扰因素 识别和 定位草莓目标受到国内外相关领域专家的关注 在 自然环境下草莓目标的识别研究方面 赵世达 null 设 计了基于图像对比度分析的草莓识别方法 谢志勇 等 null 基于 nullnullnull 颜色空间模型和 nullnullnullnullnull 圆变换设计 了成熟草莓识别方法 nullnullnull 等 null 利用 nullnullnull 颜色模型 的灰色图像提取草莓并计算位置 方向和形状 nullnull 等 null 基于图像 nullnullnull 特征和 nullnullnull 分类器完成草莓目 标检测 刘小刚等 null 基于伽马变换增强的图像实现 了夜间草莓识别 李鑫 null 使用 nullnullnullnullnullnullnullnull 网络完成了 成熟草莓目标的检测 张继成等 null 提出一种基于深 度残差学习的草莓识别方法 解决了自然状态下成 熟草莓存在背景干扰 信息丢失情况下的草莓目标 识别问题 nullnull 等 null 基于 nullnullnullnull 解决了由于枝叶遮 挡引起的果实检测不准确问题 nullnull 等 null 基于 nullnullnullnull null null nullnullnull 提高了非结构环境下水果的检测精度 王 雪光等 nullnull 基于 null 均值聚类算法实现了成熟草莓的 识别 陈军等 nullnull 使用目标轮廓长宽比区间窗口来提 高草莓识别准确率 侯贵洋等 nullnull 使用颜色识别和特 征识别结合的方法计算草莓质心坐标 胡庆胜等 nullnull 基于 nullnullnullnull null null nullnullnull 解决了复杂环境下草莓目标识 别率低的问题 自然环境下草莓目标识别存在识别精度和速度 较低 易受背景干扰的问题 对图像中草莓区域的 识别精度较低 不利于草莓姿态识别和采摘点定位 在自然环境下果实目标定位研究方面 房爱青 等 nullnull 基于单目视觉结合测距传感器提高了视觉定 位精度 张凯良等 nullnull 使用图像结合激光测距有效检 测了长圆锥形草莓的果轴 郭峰等 nullnull 通过计算草莓 二值化图像的惯性主轴来判断草莓姿态 nullnullnull 等 nullnull 利用点云数据获得的葡萄簇和水平 null 棚架环境特征 实现采摘点定位策略 nullnullnullnullnull 等 nullnull 基于主果枝检 测实现了自然环境下荔枝采摘点的检测 张勤等 nullnull 融合深度信息和颜色特征实现了无遮挡情况下果实 采摘点识别 麦春艳等 nullnull 设计了基于点云的果实三 维球体形状提取和质心计算方法 刘德儿等 nullnull 使用 改进的 nullnullnullnullnullnull 算法分割脐橙果实 外形拟合后得 到其相机坐标系下的采摘点 姬丽雯等 nullnull 利用 null null nullnullnull 目标检测网络结合双目视觉实现成熟无遮挡 草莓的检测及定位 罗陆锋等 nullnull 根据目标质心坐标 和葡萄簇边缘信息确定采摘点 王丹丹等 nullnull 提出基 于平滑轮廓对称轴法的苹果目标采摘点定位方法 司永胜等 nullnull 建立面积特征结合极线几何实现了圆 形果实的定位 上述方法根据空间几何原理估计草莓目标的坐 标和采摘点 但缺少对草莓目标三维空间位姿分析 从而不能为采摘设备的末端提供精准采摘姿态 信息 目前草莓识别定位的局限性体现在 只能识别 到图像中草莓的大概位置 无法获得草莓目标的准 确区域 空间定位方法不完整 无法获得草莓的位 姿 仅有采摘点信息使采摘动作的准确性和灵活性 受限 采摘效率降低 本文设计基于图像和深度信息估计草莓位姿从 而实现草莓定位的方法 首先 基于成熟草莓目标 的图像特征先验信息 设计草莓目标预定位方法 获 得图像中潜在的草莓区域 其次 基于图像目标识 别网络进一步定位图像中的草莓目标 由于卷积神 经网络定位目标区域不够具体 无法准确获取框选 区域中草莓所属的像素区域 因此在草莓目标区域 中利用语义分割网络对草莓目标进行语义分割 从 而在自然图像中获得草莓的准确像素区域 再次 通过草莓区域点云信息和草莓的形态特性完成草莓 位姿的估计并根据草莓位姿提取草莓的采摘点 最 后 基于本文方法获得的采摘点在大族 nullnullnullnullnull nullnullnull 机 器人平台完成自然环境下高架基质栽培方式的草莓 采摘实验 null 方法与模型 nullnull null 方法整体结构 本文方法主要由 null 部分组成 自然图像草莓区 域分割 草莓目标可采摘性识别 草莓位姿估计 采 摘动作生成 方法结构如图 null 所示 首先 在自然图像草莓区域分割模块中 以优化 的对草莓颜色适应性较高阈值对图像进行阈值分隔 获得草莓图像区域预定位 基于预定位结果利用训 练好的图像目标识别网络对图像中草莓区域进行快 速定位 利用训练好的图像分割网络提取精确的草 莓目标区域并提取图像目标区域形状特征 其次 在草莓目标可采摘性识别模块中 使用提取出的图 像区域形状特征对草莓的可采摘性进行识别 然 后 在草莓位姿估计模块中 基于草莓区域的点云数 据和草莓的可采摘性结果估计草莓位姿和采摘点空 间位置坐标 最后 在采摘动作生成模块中 基于计 nullnull 农 业 机 械 学 报 null null null null 年 图 null 方法整体结构图 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull 算得到的采摘点序列计算最短采摘路径并控制机器 人完成采摘作业 nullnull null 自然环境图像草莓点云分割 本文设计了自然环境下草莓目标点云的精确分 割方法 精确分割的草莓目标点云可为后续的草莓 位姿估计提供数据基础 首先 在 nullnullnull 空间对草莓 目标进行预定位 确定图像中草莓目标潜在区域 其 次 利用图像目标识别模型 在预定位结果基础上检 测草莓位置区域 再次 利用语义分割网络在草莓位 置区域图像基础上对草莓区域进行像素分割 使用 像素分割后的草莓目标区域图像提取特征进行草莓 的成熟性判断 最后 使用成熟草莓的草莓目标区域 图像在深度数据中匹配获得草莓目标点云 自然环 境图像草莓区域点云分割的方法流程如图 null 所示 null 目标预定位 温室环境下高架基质草莓目标颜色与背景差异 较大 与背景相比其饱和度较高 色度范围较大 由 于温室环境下 光照 纹理等参数变化范围较大 设 置较大的色度和饱和度区间有助于提高图像中草莓 区域预分割效果 因此在 nullnullnull 色彩空间中 同时使 用 null 通道阈值目标颜色分割可较好地完成草莓目标 的预定位 利用区域形态学操作完成孔洞填充 去 除图像噪声后 获得草莓图像预定位 null 识别模块 完成对草莓目标的预定位处理后 需要对草莓 目标进行目标定位和检测 nullnullnullnull 系列网络是单阶 段网络 在检测速度上有天然的优势 与农业智能装 备应用更加适配 nullnullnullnull nullnull 相较于之前版本的 nullnullnullnull 采用了多尺度检测的策略 可以检测更小的 目标 适用于草莓小目标 相较于之后的 nullnullnullnull 版 本 nullnullnullnull nullnull 网络在结构上更加轻量化 在同时都满 足目标识别准确度需求的情况下 推理速度更快 因此 本文使用 nullnullnullnull nullnull 标准网络构造识别模块 首先 计算每个预定位目标区域的质心 以区域 质心作为中心剪裁图像并使用识别模块从原始图像 中搜索草莓目标 对于预定位过程中正确找到的草 莓目标区域 网络会输出草莓目标的预测位置以及 置信度 对于预定位过程中误识别的区域 网络无输 出 同时也代表着此区域无草莓 不再参与后续流程 的计算 null 分割模块 由于目标识别网络输出的图像中 既包含草莓 目标又包含目标附近的背景 因此无法确定获取草 莓目标区域 该问题将导致后续基于点云分析的草 nullnull第 null 期 毕松 等 温室高架栽培草莓空间姿态识别与采摘点定位方法 图 null 草莓区域点云分割流程图 nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 莓目标空间定位误差较大 因此利用语义分割方法 获得草莓目标像素级分割结果 为草莓姿态识别提 供有效的三维点云数据 将目标图像输入到分割模 块之前 对图像进行预处理 以保证整个草莓都能被 输入到分割模块之中 null 成熟性分析 获得草莓目标的区域分割图像后 应对草莓的 成熟性做出分析 以完成后续对成熟草莓目标点云 的分割 成熟草莓与未成熟草莓的区域目标图像如 图 null 所示 图 null 成熟草莓与未成熟草莓目标区域图像 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 草莓的成熟与否在成熟区域特征上有明显差 异 如图 null 所示 成熟草莓图像的凸包面积在区域 目标图像中 占比较大且较为集中 未成熟草莓图像 的凸包面积 在区域目标图像中占比较小 区域目 标图像是由识别模块输出区域经填补后等比缩放至 固定尺寸 再由草莓目标分割模块确定图像中草莓 区域 因此利用目标区域和草莓区域进行成熟度评 价时图像尺度具有一致性 因此 设 S null 为草莓目标 区域凸包像素面积 S null 为目标图像像素面积 以 F null null S null S null 作为草莓的成熟区域度特征 在未成熟 草莓分割图像中 背景噪声会对草莓真实区域造成 一定干扰 如图 nullnull 中黄色圈所示 因此在计算目 标区域面积时 通过图像形态学操作去除图像中的 细小碎块区域后 再计算图像的目标区域面积和凸 包 通过对 nullnullnull 幅草莓样本图像的分析 获取其目 标区域并计算区域度特征 特征数据 F null 的箱型图如 图 null 所示 图 null 草莓类别分布箱型图 nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 从图 null 可以观察到未成熟草莓的区域度特征分 布集中度较高 均分布在 nullnull nullnull 左右 而成熟草莓的 区域度较为分散 从最小值 nullnull nullnull 到最大值 nullnull nullnull 均 有分布 相对集中在 nullnull nullnull nullnullnull nullnull 区间 因草莓样本 的多样性及其品质的随机性 所得数据中有个别离 群点 红色十字 但图中数据分布仍能反映出可通 nullnull 农 业 机 械 学 报 null null null null 年 过区域度特征阈值方法成功区分成熟草莓与未成熟 草莓 当把阈值设定在 nullnull null 时 对成熟草莓分类的 准确率为 nullnullnull nullnullnull 对未成熟草莓分类的准确率为 nullnullnull nullnullnull 满足实际场景的应用需求 null 点云分割 成熟草莓中 以草莓目标精确分割区域为索引 结合配准的深度信息矩阵 计算草莓区域的点云数 据 获得精确分割的草莓目标区域点云数据 为了 去除点云数据在获取阶段受到环境干扰导致的误 差 需要对点云数据进行预处理 本文使用双边滤 波方法对草莓目标点云区域进行滤波去噪 双边滤 波算法通过使用当前数据点与临近点的距离权重 和临近点沿当前点法向量的投影权重来修正当前采 样中心点的位置 从而达到保持点云数据原特征的 目的 nullnull null 草莓位姿估计 自然生长条件下草莓空间位姿估计是获取草莓 采摘点的前提 本文设计了基于草莓几何体形态的 中心位姿线估计方法 完整草莓的几何体形状近似 一个锥形 因此在点云空间中可把完整草莓曲面看 作半个圆锥面 估计草莓的位姿就是从点云提取的 半个锥面曲面中估计完整锥面的长轴向量 本文设 计的草莓位姿估计方法 以每个数据点为中心 相邻 点为邻域拟合平面 依次计算每一个数据点的平面 法向量 以数据点坐标为射线起点 数据点法向量 方向为射线方向 构造射线 把每一条射线看作圆锥 曲面与圆锥中心长轴向量的连线 寻找所有射线之 间的交点作为潜在的草莓位姿点 最终对潜在草莓 位姿点滤波后使用最小二乘法进行直线拟合 作为 草莓的空间位姿向量 具体流程如图 null 所示 图 null 完整草莓位姿估计流程图 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull null 生成 z 轴方向一致的表面法向量 由于草莓位姿方向和圆锥中心线方向一致且在 圆锥内部 为了获取草莓位姿数据点的潜在区域 需 要先获取目标点云曲面每一个点的法向量 对于平 滑去噪后目标点云数据中的每个数据点使用最小二 乘法来拟合局部平面 并确定中心数据点的平面法 向量 具体过程如下 平面方程的一般表达为 Ax null By null Cz null D nullnull Cnullnull null 则有 z null null A C x null B C y null D C null 记 a null null null A C a null null null B C a null null null D C 那么 z null a null x null a null y null a null null 对于 n nnullnull 个点 x i y i z i i null null null null n null null null 拟合平面方程 null 使得 S null null n null i null a null x i null a null y i null a null null z i null 最小 应满足 nullS nulla k nullnull k nullnull null null 则有 a nullnull x i a nullnull x i y i a nullnull x i null x i z i a nullnull x i y i a nullnull y null i a nullnull y i null y i z i a nullnull x i a nullnull y i a null n null z i null 求解线性方程组 null 可得到 a null a null a null 则 z null a null x null a null y null a null 令 D nullnull 解得参数 A B C 故得到参 考点的法向量 N A B C null 为了符合圆锥体长轴向量在圆锥内部的特性 z 轴远点设置一个基准点 把每个法向量的方向都 与此基准点进行比较 以保证每个数据点的法向量 z 轴分量指向圆锥内部 法向量方向确定的具体方 nullnull第 null 期 毕松 等 温室高架栽培草莓空间姿态识别与采摘点定位方法 法如下 设基准点坐标为 P null x null y null z null 待判断方向的数 据点为 P null x null y null z null 点 P null 的法向量为 N null A null B null C null 则数据点指向基准点方向向量为 P k x null nullx null y null null y null z null null z null 因此 N null null N null C null z null null z null nullnull null N null C null z null null z null nullnull null null 点云质心分区 对于保留了完整草莓曲面的无遮挡情况草莓 由于圆锥体沿中心线截面左右对称 草莓目标点云 也基本符合左右对称的性质 因此 以草莓目标区 域图像的质心坐标标定出的点云数据点为原点 x 轴 y 轴方向把草莓曲面分为 null 个区域 如图 null 点云 质心分区结果所示 null 个区域内点云数据法向量的 x 和 y 方向应指向圆锥体中心方向 null 位姿交点计算 为了找到圆锥的长轴向量 将点云划分为 null 个 区域后 依次以每个数据点为起点 数据法向量方向 为射线方向生成射线 在质心分区的区域 null null null null 之间互相寻找射线交点 作为潜在的草莓位姿点 草莓位姿交点的轴向示意图如图 null 所示 图 null 草莓位姿交点轴向示意图 nullnullnu