一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法，包括以下步骤：当相邻的第一扫描点和第二扫描点分别为前景点和背景点，则分别以所述第一扫描点、第二扫描点位置为第一边界、第二边界；再次进行扫描，取得新的第一扫描点和新的第二扫描点，当新的第一扫描点位于第一边界和第二边界之间时，用第一扫描点更新第一边界；当新的第二扫描点位于第一边界和第二边界之间时，用第二扫描点更新第二边界；根据所述第一边界和第二边界的位置进行插值计算前景边缘点的位置。本申请还包含实现所述方法的装置。本申请解决激光雷达扫描时边缘误差较大的问题。较大的问题。较大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法和装置


[0001]本申请涉及激光雷达
，尤其涉及一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法和装置。

技术介绍

[0002]三维点云的物体边缘检测在三维重建、机器人导航与定位、激光雷达与可见光相机标定等应用中起到了很重要的作用。基于激光雷达的三维点云的边缘检测大致可分为两种方法，间接法和直接法。间接法是利用激光雷达和可见光相机进行数据融合，得到在相机下可见，在激光雷达下不可见的点，该方法优点是可以获取更多位置的激光雷达点云的边缘，但其实现需要一个准确的激光雷达与可见光相机之间的位姿对应关系，且可见光相机本身也存在误差。直接法的是不利用其它传感器，直接对激光雷达原始点云数据进行处理，比如直接获取最边缘的点、求解物体的3D梯度或者将点云归一化到同一平面进行几何求解，其优点相对于间接法来说速度快，并避免了三维信息的丢失。但是处理流程过于繁杂，不适应自动化处理，且可检测的物体形状的种类较少。
[0003]由于激光雷达的扫描距离误差和水平分辨角不固定问题，导致其对物体边缘的测量不准确。因此，设计一种有效的激光雷达三维点云边缘拟合的方法是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本申请提出一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法和装置。本专利技术利用激光雷达在物体边缘处的突变特性及水平分辨角不固定等特性，经过多帧数据处理得到最贴近物体边缘的边缘点，解决了激光雷达扫描时边缘误差较大的问题。
[0005]本申请实施例提出一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法，包括以下步骤：
[0006]当相邻的第一扫描点和第二扫描点分别为前景点和背景点，则分别以所述第一扫描点、第二扫描点位置为第一边界、第二边界；
[0007]再次进行扫描，取得新的第一扫描点和新的第二扫描点，当新的第一扫描点位于第一边界和第二边界之间时，用第一扫描点更新第一边界；当新的第二扫描点位于第一边界和第二边界之间时，用第二扫描点更新第二边界；
[0008]根据所述第一边界和第二边界的位置进行插值计算前景边缘点的位置。
[0009]优选地，所述方法还包含以下步骤：
[0010]根据多个前景点计算拟合直线；
[0011]所述边缘点位于所述拟合直线的延长线上。
[0012]进一步优选地，根据所述第一边界和第二边界的位置进行插值计算前景边缘点的位置时，所述第一边界的位置用第一水平角表示，所述第二边界的位置用第二水平角表示，所述前景边缘点的水平角在第一水平角和第二水平角之间。
[0013]进一步优选地，多次进行扫描，迭代计算前景边缘点的位置，直至所述第一边界和所述第二边界之间的位置差小于设定阈值。
[0014]进一步优选地，多次进行扫描，迭代计算前景边缘点的位置，直至所述前景边缘点的位置变化小于设定阈值。
[0015]进一步优选地，根据多个前景点计算拟合直线，所述边缘点在所述拟合直线的延长线上的位置，满足所述前景边缘点的水平角。
[0016]本申请实施例还提出一种逼近式激光点云数据变换拟合装置，用于实现本申请任意一项实施例所述方法，所述装置包括：
[0017]识别模块，用于根据所述第一扫描点、第二扫描点确定第一边界、第二边界，还用于再次扫描时更新第一边界、第二边界；
[0018]确定模块，用于根据第一边界和第二边界的位置进行插值计算前景边缘点的位置。
[0019]进一步地，所述装置还包括：
[0020]拟合模块，用于根据多个前景扫描点确定拟合直线；
[0021]所述确定模块，还用于在所述拟合直线的延长线上根据前景边缘点的水平角确定前景边缘点的坐标。
[0022]本申请实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，，该程序被处理器执行时实现如本申请任一实施例所述的方法。
[0023]本申请还提出一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请任一实施例所述的方法。
[0024]本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0025]减少了传感器数量，在仅有激光雷达的情况下依旧能够得到较好的边缘点。该方法可以很好的解决雷达低速运行(5Hz)下的检测边缘，其准确性、稳定性和远距离适应性都要优于直接法。对于高速运行(20Hz)的激光雷达的边缘检测效果也远好于直接法。鲁棒性强，可以保证检测到的边缘点正是位于雷达扫描直线上的点，避免了扫描线在物体边缘偏移时找到错误的边缘点。
附图说明
[0026]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0027]图1为激光雷达测量边缘误差分析图；
[0028]图2为逼近式激光雷达点云数据的边缘拟合方法流程示意图；
[0029]图3为数据提取区域图；
[0030]图4为激光雷达数据垂直分割图；
[0031]图5为前景背景定义图；
[0032]图6为激光雷达坐标系定义图；
[0033]图7为逼近式边缘检测图；
[0034]图8为本申请逼近式激光雷达点云数据的边缘拟合装置实施例。
具体实施方式
[0035]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0036]表1 文中所用符号表
[0037][0038][0039]以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
[0040]图1为激光雷达测量边缘误差分析图。
[0041]首先指出在不加处理的情况下，激光雷达直接检测物体边缘的误差。如图1左所示，d为物体边缘到雷达的水平方向距离，h为物体到雷达的垂直方向距离，e为边缘拟合误差，由三角关系易得：
[0042][0043]实际的物体边缘测量为左右两边，因此实际的最大误差还会放大两倍，如图1右所示。取d为长度500mm固定不变，h为3000mm、6000mm、10000mm,θ分别为0.1
°
、0.2
°
、0.4
°
带入上述理论误差e，可得如下表格：
[0044]表2 测量误差2e具体数值表
[0045]θ(
°
)\h(mm)30006000100000.110.76021.08634.9900.221.51442.16669.9760.443.00284.310139.928
[0046]通过表2可以观察到，如果直接采用激光雷达测量到的边缘点作为最终的物体边缘点，其带来的误差较大，本方法采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逼近式激光雷达点云数据边缘拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：当相邻的第一扫描点和第二扫描点分别为前景点和背景点，则分别以所述第一扫描点、第二扫描点位置为第一边界、第二边界；再次进行扫描，取得新的第一扫描点和新的第二扫描点，当新的第一扫描点位于第一边界和第二边界之间时，用第一扫描点更新第一边界；当新的第二扫描点位于第一边界和第二边界之间时，用第二扫描点更新第二边界；根据所述第一边界和第二边界的位置进行插值计算前景边缘点的位置。2.如权利要求1所述逼近式激光点云数据变换拟合方法，其特征在于，还包含以下步骤：根据多个前景点计算拟合直线；所述边缘点位于所述拟合直线的延长线上。3.如权利要求1所述逼近式激光点云数据变换拟合方法，其特征在于，根据所述第一边界和第二边界的位置进行插值计算前景边缘点的位置时，所述第一边界的位置用第一水平角表示，所述第二边界的位置用第二水平角表示，所述前景边缘点的水平角在第一水平角和第二水平角之间。4.如权利要求1所述逼近式激光点云数据变换拟合方法，其特征在于，多次进行扫描，迭代计算前景边缘点的位置，直至所述第一边界和所述第二边界之间的位置差小于设定阈值。5.如权利要求1所述逼近式激光点云数据变换拟合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘皓挺，陈成凯，蓝金辉，曾溢良，
申请(专利权)人：北京科技大学顺德研究生院，
类型：发明
国别省市：