System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法及系统技术方案_技高网

一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法及系统技术方案

技术编号:44643310 阅读:19 留言:0更新日期:2025-03-17 18:34
本发明专利技术提供一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法及系统,涉及机器人导航与路径规划技术领域,方法包括:首先,采集目标区域的三维点云数据,并设定相关参数;然后,利用区域生长算法对点云进行分割,获得多个目标区域;接着,基于分割结果提取目标特征,并运用支持向量机(SVM)进行目标识别;随后,通过改进的动态加权A*算法计算从起始点到目标点的最优路径;最后,在路径规划过程中引入时序信息,以实现实时路径优化。通过本发明专利技术的技术方案,不仅提高了目标识别的准确性,还优化了路径规划的效率,使得机器人在复杂环境中能够更好地进行导航,具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人导航与路径规划,特别是指一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法及系统


技术介绍

1、在机器人导航和自动驾驶等应用领域,目标识别与路径规划是实现自主导航的关键技术。随着计算机视觉和人工智能技术的发展,三维点云数据逐渐成为描述物体空间信息的主要方式,通过对目标区域的点云数据进行分割和识别,可以更准确地获取环境信息,从而为路径规划提供有力支持。然而,当前的点云分割和识别方法往往存在精度不足、实时性较差的问题,尤其在复杂场景下,难以有效分辨目标与障碍物,导致路径规划的准确性和安全性受限。

2、现有技术中,基于支持向量机(svm)或卷积神经网络(cnn)的目标识别方法已在二维图像识别上取得较好效果,但在点云数据中,由于数据维度和稀疏性问题,识别精度仍需提升。同时,路径规划多采用传统a*算法等图搜索方法,但这些算法在动态环境下往往忽略了环境的实时变化,缺乏动态调整能力,导致在路径规划过程中容易出现偏离或绕行的问题。

3、因此,急需一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,能够在实时获取环境变化的基础上,通过有效的目标分割和识别提升目标定位的准确性,并结合优化的路径规划算法提高路径选择的效率和安全性,以满足机器人导航、无人驾驶及智能巡检等应用的需求。


技术实现思路

1、为了解决现有技术中在复杂环境下目标识别精度不足、路径规划实时性较差及动态环境适应性较弱的技术问题,本专利技术提供了一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法及系统。

2、本专利技术提供的技术方案如下:

3、第一方面:

4、本专利技术提供的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,包括:

5、s1、采集目标区域的三维点云数据,设定参数p1和p2,其中p1为点云数据的密度参数,用于表示每单位体积内的点数,p2为分割阈值,用于决定点云分割的相似性标准;

6、s2、利用区域生长算法进行点云分割,得到多个目标区域,所述区域生长算法如下:

7、r(g)={p∈p|d(p,r)<p2}

8、其中,r(g)为生长区域,p为点云数据集,d(p,r)为点p到区域r的距离,若该距离小于阈值p2则包含点p;

9、s3、基于分割结果,提取目标特征并进行目标识别,识别方法基于支持向量机(svm,supportvector machine)算法,通过改进的特征向量构建公式为:

10、

11、其中,fv为特征向量,wi为第i个特征的权重,vi为第i个特征的值,n为特征总数,m为权重总数;

12、s4、通过改进的动态加权a*算法计算从起始点到目标点的最优路径,所述最优路径规划公式为:

13、

14、其中,c(p)为路径成本,dk为路径中第k段的实际距离,n为路径段总数;

15、s5、在路径规划过程中引入时序信息,通过公式:

16、teff=treal+p1·tobstacle

17、其中,teff为有效路径时间,treal为实际经过时间,tobstacle为由于障碍物引起的时间延迟。

18、第二方面:

19、本专利技术提供的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划系统,包括:

20、处理器;

21、存储器,所述存储器上存储有计算机可读指令,所述计算机可读指令被所述处理器执行时,实现如第一方面所述的基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法。

22、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

23、(1)在本专利技术中,通过引入基于区域生长的点云分割方法,能够更精确地对目标区域进行分割,显著提高了目标识别的准确性,即使在复杂环境下也能有效区分目标与障碍物;

24、(2)在本专利技术中,结合支持向量机(svm)算法和改进的特征提取方法,实现了对目标的高精度识别,并通过动态加权路径规划算法提升了路径选择的合理性,从而提高了路径规划的精准性与安全性;

25、(3)在本专利技术中,路径规划过程中融入了实时环境变化信息,使得系统能够动态调整路径,增强了系统在动态环境下的适应性,有效避免绕行和偏离情况,提高了导航的效率和安全性。

本文档来自技高网
...

【技术保护点】

1.一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,所述区域生长算法根据点的法向量和阈值P2进行相似性判断:

3.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,所述特征提取进一步包括:

4.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,路径规划算法的启发函数定义为:

5.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,进一步包括基于深度学习的目标识别模块,使用卷积神经网络(CNN)进行目标分类,所述CNN的损失函数为:

6.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,所述点云数据采集进一步包括:

7.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,包括:

8.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,包括:</p>

9.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,包括:

10.一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划系统,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,所述区域生长算法根据点的法向量和阈值p2进行相似性判断:

3.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,所述特征提取进一步包括:

4.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,路径规划算法的启发函数定义为:

5.根据权利要求1所述的一种基于点云分割的精准目标识别与路径规划方法,其特征在于,进一步包括基于深度学习的目标...

【专利技术属性】
技术研发人员:毛贺夏林中卢忱高波赖周艺杨洋何懂周彦兵
申请(专利权)人:深圳信息职业技术学院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1