一种激光雷达点云数据超分辨处理方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种激光雷达点云数据超分辨处理方法、系统及存储介质，该方法包括：步骤1，对激光雷达的点云数据进行光斑重叠探测；步骤2，对于存在重叠的相邻点云数据，进行相邻点插值处理，以在相邻点之间生成插入点。本发明专利技术的技术方案基于扫描得到的点云数据，生成了新的点云数据，不仅提高了激光点云密度，而且丰富了目标特征等相关信息，可以提高激光雷达点云目标的感知能力和识别效率。

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达点云数据超分辨处理方法、系统及存储介质
本专利技术涉及三维激光扫描领域，特别是涉及一种激光雷达点云数据超分辨处理方法、系统及存储介质。
技术介绍
激光雷达通常包括多个半导体激光器(LaserDiode：LD)，以一种电控扫描激光雷达为例，参见图1所示，该电控扫描激光雷达的激光发射单元包括纵向排列的n列半导体激光器1及对应的电控扫描驱动电路(图中未示)，每列包括半导体激光器m个，图1示例设置有4列，每列8个半导体激光器。相邻半导体激光器的出射激光夹角为θ，θ＜0.5°。纵向排列的各列半导体激光器具有相互平行的激光出射面，激光出光面之间相距厘米间隔。m×n排列的半导体激光器的发射顺序可以任意控制，即每束激光可以随机轮循发射激光，轮循扫描周期为数十微秒。作为一种示例，为了避免接收回波串扰，轮循扫描可以按激光发射单元纵向1、3、2、4、1、3、2、4的顺序扫描，或者其他随机顺序。在理想状态下，激光光斑与半导体激光器的设置方式呈现一一对应方式，如图1所示，出射激光通过发射透镜组2，在图1右侧形成理想激光光斑分布，任意两个光斑之间均存在间隙。在具体使用环境中，激光雷达固定安装于运动的汽车车体上，随着车辆运动过程中的颠簸，激光雷达出射的光斑并不会呈现理想光斑分布，而是随车辆姿态的变化呈现一定的随机间隔分布。如图2A所示，在竖直方向上，由于车辆姿态随机变化，则照射到目标物上的激光光斑会随车辆姿态变化呈非理想光束出射角度分布，出现激光光斑交叠、间隔发生扰动等情况。如图2B所示，在水平方向上，出射激光束间隔为厘米级，由于存在激光束发散角，距离越远光斑越大，在车辆发生抖动或其他急速变化的状态，甚至是理想状态下，均会出现激光光斑交叠的情况。假设激光发散角0.5mrad，则200m距离处的一个激光光斑尺寸为10cm。可见，在较远距离时，一个激光光斑所覆盖的面积相对较大，一个激光光斑对应一个点云数据，而激光点密度较低，且激光光斑A和B可能交叠于目标物上。激光雷达探测远距离目标时，由于激光点间隔增大，目标物的细节数据匮乏。如图3所示，激光光斑A落在目标物的表面上，而激光光斑B已基本落在目标物之外的地面。由于目标物形状的变化以及激光光斑覆盖面积较大，激光光斑的间距较远，使得对于目标物的细节数据较少，特别是目标物的边缘数据较少。而对于基于激光点云数据的目标识别，边缘处的数据对于目标识别的成功率起到重要作用，正常情况下，远距稀疏的激光点云难以满足对目标感知和识别的需求。因此，如何基于现有的激光点云数据，增加获取到的信息的数量，增加细节数据，提升激光雷达(远距离)目标的识别能力，是现有技术中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于，增加从现有的激光点云数据中获取目标的细节信息。更进一步的，提升激光雷达的目标识别能力。本专利技术公开了一种激光雷达点云数据超分辨处理方法，该方法包括：步骤1，对激光雷达的点云数据进行光斑重叠探测；步骤2，对于存在光斑重叠的相邻点云数据，进行相邻点插值处理，以在相邻点之间生成插入点。该步骤1进一步包括：步骤11，对目标点云数据分析其相邻点云数据，根据探测距离和激光发散角判断该目标点云数据与相邻点云数据的光斑重叠区域是否大于一阈值，如果是，视为该相邻点云数据与该目标点云数据存在光斑重叠。该步骤2在X、Y、Z三轴方向上分别进行相邻点插值处理。该步骤2进一步包括：当该目标点云数据与相邻点云数据仅沿X方向存在光斑重叠，该步骤2进一步包括：当该目标点云数据与相邻点云数据仅沿Y方向存在光斑重叠，该步骤2进一步包括：当该目标点云数据与相邻点云数据沿X和Y方向存在光斑重叠，zi＝zi-1,j-1×(xi,j-xi-1,j-1)/(xi+1,j-1-xi-1,j-1)×(yi,j-yi-1,j-1)/(yi-1,j+1-yi-1,j-1)+zi+1,j-1×(xi+1,j-1-xi,j)/(xi+1,j-1-xi-1,j-1)×(yi+1,j-1-yi,j)/(yi+1,j+1-yi+1,j-1)+zi-1,j+1×(xi,j-xi-1,j+1)/(xi+1,j+1-xi-1,j+1)×(yi,j-yi-1,j+1)/(yi-1,j+1-yi-1,j-1)+zi+1,j+1×(xi+1,j+1-xi,j)/(xi+1,j+1-xi-1,j+1)×(yi+1,j+1-yi,j)/(yi+1,j+1-yi+1,j-1)本专利技术还公开了一种激光雷达点云数据超分辨处理系统，该系统包括：探测单元，用于对激光雷达的点云数据进行光斑重叠探测；插值单元，用于对于存在光斑重叠的相邻点云数据，进行相邻点插值处理，以在相邻点之间生成插入点。该探测单元进一步包括：重叠区域识别单元，对目标点云数据分析其相邻点云数据，根据探测距离和激光发散角判断该目标点云数据与相邻点云数据的光斑重叠区域是否大于一阈值，如果是，视为该相邻点云数据与该目标点云数据存在光斑重叠。该插值单元进一步包括：当该目标点云数据与相邻点云数据仅沿X方向存在光斑重叠，当该目标点云数据与相邻点云数据仅沿Y方向存在光斑重叠，当该目标点云数据与相邻点云数据沿X和Y方向存在光斑重叠，zi＝zi-1,j-1×(xi,j-xi-1,j-1)/(xi+1,j-1-xi-1,j-1)×(yi,j-yi-1,j-1)/(yi-1,j+1-yi-1,j-1)+zi+1,j-1×(xi+1,j-1-xi,j)/(xi+1,j-1-xi-1,j-1)×(yi+1,j-1-yi,j)/(yi+1,j+1-yi+1,j-1)+zi-1,j+1×(xi,j-xi-1,j+1)/(xi+1,j+1-xi-1,j+1)×(yi,j-yi-1,j+1)/(yi-1,j+1-yi-1,j-1)+zi+1,j+1×(xi+1,j+1-xi,j)/(xi+1,j+1-xi-1,j+1)×(yi+1,j+1-yi,j)/(yi+1,j+1-yi+1,j-1)本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，包括：所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。本专利技术的技术方案基于扫描得到的点云数据，生成了新的点云数据，不仅提高了激光点云密度，而且丰富了目标特征等相关信息，可以提高激光雷达点云目标的感知能力和识别效率。附图说明图1所示为现有技术中激光雷达的半导体激光器分布以及理想光斑分布示意图。图2A所示为竖直方向上激光光斑交叠示意图。图2B所示为水平方向上激光光斑交叠示意图。图3所示为激光光斑落在目标物上的示意图。图4所示为本专利技术的激光雷达点云数据超分辨处理方法的流程示意图。图5所示为本专利技术的插值处理方式示意图。图6所示为本专利技术的激光雷达点云数据超分辨处理系统的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达点云数据超分辨处理方法，其特征在于，该方法包括：/n步骤1，对激光雷达的点云数据进行光斑重叠探测；/n步骤2，对于存在光斑重叠的相邻点云数据，进行相邻点插值处理，以在相邻点之间生成插入点。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达点云数据超分辨处理方法，其特征在于，该方法包括：
步骤1，对激光雷达的点云数据进行光斑重叠探测；
步骤2，对于存在光斑重叠的相邻点云数据，进行相邻点插值处理，以在相邻点之间生成插入点。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该步骤1进一步包括：
步骤11，对目标点云数据分析其相邻点云数据，根据探测距离和激光发散角判断该目标点云数据与相邻点云数据的光斑重叠区域是否大于一阈值，如果是，视为该相邻点云数据与该目标点云数据存在光斑重叠。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该步骤2在X、Y、Z三轴方向上分别进行相邻点插值处理。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该步骤2进一步包括：
当该目标点云数据与相邻点云数据仅沿X方向存在光斑重叠，





5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该步骤2进一步包括：
当该目标点云数据与相邻点云数据仅沿Y方向存在光斑重叠，





6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该步骤2进一步包括：
当该目标点云数据与相邻点云数据沿X和Y方向存在光斑重叠，



zi＝zi-1,j-1×(xi,j-xi-1,j-1)/(xi+1,j-1-xi-1,j-1)×(yi,j-yi-1,j-1)/(yi-1,j+1-yi-1,j-1)
+zi+1,j-1×(xi+1,j-1-xi,j)/(xi+1,j-1-xi-1,j-1)×(yi+1,j-1-yi,j)/(yi+1,j+1-yi+1,j-1)
+zi-1,j+1×(xi,j-xi-1,j+1)/(xi+1,j+1-xi-1,j+1)×(yi,j-yi-1,j+1)/(yi-1,j+1-yi-1,j-1)
+zi+1,j+1×(xi+1,j+1-xi,j)/(xi+1,j+1-xi-1,j+1)×(yi+1,j+1-yi,j)/(yi+1,...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珂殊，
申请(专利权)人：北京北科天绘科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11