D435相机结合Yolo V8识别出目标物体，并转点云出抓取位姿。

本文主要是介绍D435相机结合Yolo V8识别出目标物体，并转点云出抓取位姿。，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

最近项目上需要完成整个识别、定位、到最后的抓取流程。
分享一下，通过使用D435相机并结合Yolo V8识别出目标物体后，抠取出目标物体部分的有效深度图，最后将前景物体部分的RGB

D435相机结合Yolo V8识别出目标物体，并转点云出抓取位姿

1、D435相机取流
2、D435结合Yolo V8实时检测
3、扣取指定物体的深度图
- 3.1 扣取指定物体的mask
- 3.2 根据mask扣取物体有效深度部分
4、结合相机内参转物体点云
5、抓取

1、D435相机取流

使用pyrealsense2进行RGB-D获取视频流，这里最大的坑其实就是每一帧得做一个RGB-D帧间的对齐。

import cv2
import numpy as np
import pyrealsense2 as rspipeline = rs.pipeline()
align_to = rs.stream.color
align = rs.align(align_to)
config = rs.config()
D400_imgWidth, D400_imgHeight = 640, 480
config.enable_stream(rs.stream.color, D400_imgWidth, D400_imgHeight, rs.format.bgr8, 30)
config.enable_stream(rs.stream.depth, D400_imgWidth, D400_imgHeight, rs.format.z16, 30)profile = pipeline.start(config)while True:frames = pipeline.wait_for_frames()# RGB-D对齐aligned_frames = align.process(frames)aligned_color_frame = aligned_frames.get_color_frame()aligned_depth_frame = aligned_frames.get_depth_frame()if not aligned_depth_frame or not aligned_color_frame:raise Exception("[info] No D435 data.")rgb = np.asanyarray(aligned_color_frame.get_data())d = np.asanyarray(aligned_depth_frame.get_data())if len(rgb):cv2.imshow("RGB", rgb)cv2.imshow("D", rgb)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):break

2、D435结合Yolo V8实时检测

其实就是将D435的RGB流按照循环逐帧送进Yolo V8进行推理

from ultralytics import YOLOmodel = YOLO(r"/train/weights/best.pt")
while True:frames = pipeline.wait_for_frames()aligned_frames = align.process(frames)aligned_color_frame = aligned_frames.get_color_frame()aligned_depth_frame = aligned_frames.get_depth_frame()if not aligned_depth_frame or not aligned_color_frame:raise Exception("[info] No D435 data.")rgb = np.asanyarray(aligned_color_frame.get_data())d = np.asanyarray(aligned_depth_frame.get_data())if len(rgb):results = model(rgb, conf=0.25)annotated_frame = results[0].plot()cv2.imshow("YOLOv8 Inference", annotated_frame)if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):break

3、扣取指定物体的深度图

3.1 扣取指定物体的mask

正常场景中只有一小部分是我们想要的，比如说一张桌面上有许多物件，但我只想识别、或者后期只抓绿色的杯子。那么就需要将Yolo V8检测出来的所有结果进行后处理，筛出我们想要的物体。

// An highlighted block
'''进行深度学习前向传播推理'''
results = model(color_img, conf=0.25)
# 封装后处理函数，只保留指定“input”的mask。
def backward_handle_output(results , color_img, depth_img, nc, input):center = Nonecls = []mapped_depth = Noneannotated_frame = output[0].plot()mask = None# 如果检测到物体，也就是mask不为空时if results [0].masks is not None:# 获取所有检测框所属的类别 for cls_idx in range(len(output[0].boxes)):cls.append(output[0].names.get(int(output[0].boxes.cls[cls_idx].item())))# 只留下指定的“input”类别物体if input in cls:# 根据“input”对应的索引号，获取其maskcls_idx = cls.index(input)mask = np.array(output[0].masks.data.cpu())[cls_idx]

3.2 根据mask扣取物体有效深度部分

正常会通过深度图结合相机内参来转点云，所以如果我们只想要将我们待检测的物体部分的深度图转成点云图，那这样就可以过滤掉不相关的物体或背景。

# 判断非指定物体的有效区域
channel_zeros = mask == 0
'''初始化一个与原始深度图类型的一致的全0深度图'''
mapped_depth = np.zeros_like(depth_img)
'''也就是我们指定“input”物体mask区域对应的位置的深度信息抠出来，剩下非物体有效区域深度值全置为0'''
# 这样，我们就成功晒出了物体部分的深度值，其余全为背景0。
mapped_depth[~channel_zeros] = depth_img[~channel_zeros]
mapped_depth[channel_zeros] = 0

4、结合相机内参转物体点云

import open3d as o3d
pcd = o3d.geometry.PointCloud()def create_point_cloud_from_depth_image(depth, camera, organized=True):""" Generate point cloud using depth image only.Input:depth: [numpy.ndarray, (H,W), numpy.float32]depth imagecamera: [CameraInfo]camera intrinsicsorganized: boolwhether to keep the cloud in image shape (H,W,3)Output:cloud: [numpy.ndarray, (H,W,3)/(H*W,3), numpy.float32]generated cloud, (H,W,3) for organized=True, (H*W,3) for organized=False"""assert(depth.shape[0] == camera.height and depth.shape[1] == camera.width)xmap = np.arange(camera.width)ymap = np.arange(camera.height)xmap, ymap = np.meshgrid(xmap, ymap)points_z = depth / camera.scalepoints_x = (xmap - camera.cx) * points_z / camera.fxpoints_y = (ymap - camera.cy) * points_z / camera.fycloud = np.stack([points_x, points_y, points_z], axis=-1)if not organized:cloud = cloud.reshape([-1, 3])return cloudif mapped_depth is not None:mapped_depth = mapped_depth.astype(float) / 1000.0depth_img = depth_img.astype(float) / 1000.0mask_cloud = create_point_cloud_from_depth_image(mapped_depth, camera, organized=True)depth_range = [0.0, 1.5]mask = (depth_img < depth_range[1]) & (depth_img > depth_range[0])obj_cloud_masked = mask_cloud[mask]rgb_masked = color_img[mask] / 255idxs = np.random.choice(len(cloud_masked), 20000, replace=True)obj_cloud_sampled = obj_cloud_masked[idxs]rgb_sampled = rgb_masked[idxs]pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(obj_cloud_sampled.astype(np.float32))pcd.colors = o3d.utility.Vector3dVector(rgb_sampled.astype(np.float32))# 如果可视化的点云方向不正，可进行坐标系方向调整# obj_cloud_sampled[:, 1] = - obj_cloud_sampled[:, 1]# obj_cloud_sampled[:, 2] = - obj_cloud_sampled[:, 2]o3d.visualization.draw_geometries([pcd])