一种2d激光雷达距离图像中线段特征精确拟合方法_2

文档序号:9416250阅读:来源:国知局
阈值区域分割形成区域数据;
[0053] 所述S3中自适应阈值区域分割具体步骤如下:
[0054] S31 :从极坐标模型数据中选取当前数据;
[0055] S32:判断当前数据中的距离数据是否大于零,如果是,则将当前数据序号作为序 号标签flag ;
[0056] 本实施例的flag用于记录上一次非零数据的序号,当循环到下一次非零数据时, 可以计算出下一次非零数据和上一次非零数据的序号差值;
[0057] S33 :如果否,则返回步骤S31选取下一极坐标模型数据为当前数据;
[0058] S34 :计算当前数据与上一数据的前后变化值;计算当前数据与上一个不为零的 极坐标模型数据之间含有的零数据个数;
[0059] S35 :判断前后变化值是否大于第一阈值thetal,且零数据个数是否大于第二阈 值theta2,如果是,则将当前数据划分为第m+1个分割区域数据,并返回步骤S31选取下一 极坐标模型数据为当前数据;
[0060] S36 :如果否,则将当前数据划分为第m个分割区域数据;并返回步骤S31选取下 一极坐标模型数据为当前数据;
[0061] S37 :直到最后一个极坐标模型数据;
[0062] S38:计算各分割区域中所含数据的个数,将个数小于预设阈值的视为干扰区域并 舍弃。
[0063] S4 :对各区域数据进行线段分割形成分割线段数据;
[0064] 所述S4中的线段分割包括以下步骤:
[0065] S41 :将各分割区域中的区域数据的极坐标数据转换成直角坐标数据;
[0066] S42 :选择分割区域中的两个区域数据并根据其直角坐标数据拟合出直线;
[0067] S43 :计算该区域数据内其他数据到该直线最大距离的点,并计算出最大距离;
[0068] S44:判断最大距离是否大于自适应阈值,如果是,则将该数据设置于第一直线数 据区域;如果否,则将该数据设置于第二直线数据区域;
[0069] 其中,所述自适应阈值根据最大距离按照以下公式计算:
[0070]
其中,theta表示 自适应阈值;(Xk Dyk D表示第k-Ι个直角坐标数据,(xk,yk)表示第k个直角坐标数据, (xk+1,yk+1)表示第k+Ι个直角坐标数据;
[0071] S45:循环重复对第一直线数据区域和第二直线数据区域进行分割,直至所有数据 分割完毕;
[0072] S46:计算各分割区域中所含分割直线的个数,将个数小于预设阈值的视为干扰区 域并舍弃。
[0073] S5 :对分割线段数据中的线段数据进行线段合并;
[0074] 所述S5中线段合并具体包括以下步骤:
[0075] S51 :采取整体最小二乘法对分割线段数据中的坐标数据进行直线拟合,形成直线 方程y = k*x+b ;y表示纵坐标,k直线斜率,X表示横坐标,b表示纵坐标上截距。
[0076] S52:选择线段坐标数据中的第一个坐标数据和最后一个坐标数据,并分别对直线 方程y = k*x+b作垂线,通过计算所述垂线与所述直线方程的交点得到该直线方程的起始 坐标和结束坐标;
[0077] S53 :将直线方程转换成极坐标方程;
[0078] S54:计算分割线段数据中的相邻线段的角度差绝对值,及分割线段数据中的相邻 线段的距离差绝对值;
[0079] S55 :判断角度差绝对值是否小于角度固定阈值,及距离差绝对值是否小于距离固 定阈值;如果是,则将两相邻段线段进行合并形成更新线段,并以更新线段代替合并前的线 段;如果否,则进入下一步;
[0080] S56 :返回步骤S51循环重复,直至所有的分割线段数据都计算完毕。
[0081] S6:直至所有分割线段数据合并完毕并输出合并线段数据,所述合并线段数据作 为激光雷达距离图像的提取线段数据。
[0082] 实施例2
[0083] 如图2所示,图2为本发明实施例提供的区域分割流程图;本发明提供的区域分割 方法,具体步骤如下:
[0084] 将采用固定长度的中位值滤波方法对所获取的激光雷达数据(Ρι,ρ2··· Ρι)进行滤 波处理后,对该激光雷达数据进行区域分割,即对距离图像采用自适应的阈值进行区域划 分,主要包括以下3个部分:
[0085] 1)根据激光雷达的扫描范围及角度分辨率将距离数据(Pl,p2··· P1)转换成极坐标 (Θ i,P1),( Θ 2, P2)…(Θ D P1);在一个扫描周期内,从2D激光雷达获取环境信息是一组距离 数据(Ρι,ρ 2···Ρι),超过激光雷达量程得到的距离数据为0 ;根据该雷达的扫描范围和角度 分辨率,可将距离数据转换成极坐标(θι; Ρι)的形式,这样就形成了激光雷达对环境感知 得到原始的距离图像。
[0086] 2)根据极坐标(Θ P1), ( Θ 2, ρ2)…(Θ ^ Pi),米用自适应阈值,将数据分割成区域 (D1, D^DJ,其中,Dni是(θ ι>Ρι)的集合,指分割出区域。分割原则有两个,第一个原则是根 据距离数据前后的变化与第一阈值thetal相比较,第二个原则是数据之间含有0数据的个 数与第二阈值theta2相比较;thetal的选取是动态的,若当前i = k,则第一阈值thetal 取值为PA P k i之差加上P k i与P k 2之差;
[0087] 即 i = flag, thetal = Pi-Pi !+Pi fPi 2, theta2 = α,α 为激光雷达的固定误差; 取固定阈值10 ;( Θ D Pl)指原始的角度一距离坐标;
[0088] 本实施例的第一个区域分割不是迭代的,满足分割条件之后,重复循环迭代次数, 直到走完所有的数据;
[0089] 3)对区域(D11D2-Dni)中的干扰区域进行处理,舍弃干扰区域。
[0090] 实施例3
[0091] 如图3所示,图3为本发明实施例提供的线段分割流程图;本发明提供的线段分割 方法,具体步骤如下:
[0092] 对每个区域数据D进行线段分割,按线段的直线特征将区域D分割成(L1, LfLn), 主要包括以下3个部分:
[0093] 1)坐标转换:对区域集合D#极坐标(θ 1>Ρι),(θ2,ρ2)…(θι>Ρι)转换成直角坐 标(χι,yi),(χ 2, y2)…(Xi, yJ,其中,Xi= P i*c〇s θ ρ Yi= ρ jSin θ 土。
[0094] 2)阈值的选取是自适应的,若当前i = k,则theta取值为当前点与前后点之间距 离之和。
[0095] 对区域集合(D1^2-D1)中的每一个区域01进行再次分割,设0 1集合中的数据为 (X1, Y1), (x2, y2) ··· (xn, yn),
[0096] 以第一个坐标点(Xl,yi)和最后一个坐标点(x n,yn)拟合出直线:
[0097] (yjryihx-UjTXihy+ydXjryA= 0,寻找区域内其他坐标点(x2, y2)…(xn 1,yn 1) 到该直线最大距离的点,计算出最大距离;该直线最大距离的点,若满足分割条件,即最大 距离大于阈值,则以该点将该区域分割成两条线段。将该区域分割成Lp L2,其中L1表示一 条线段,是(xn,yn)的集合,然后更新整个区域Dp
[0098] 对区域的分割是一个迭代的过程,对两条直线L1A继续采用同样的分割方法。直 至所有的直线区域(L 11IvLn)都满足线段特征;
[0099] 本实施例为了避免普通最小二乘法(OLS)在自变量和因变量都存在误差下情况 下拟合存在较大的误差,所以采用总体最小二乘法(TLS)对直线进行拟合。
[0100] 其中阈值的选取是根据自适应方法计算得到:
[0101] 设激光雷达的固定 , 误差为a,若theta〈a,则theta取固定阈值a。分割结束后,形成(L1, Iv·· Ln)。
[0102] 本实施例将线段的一般模型y = k^x+bi转换成(Θ i,P1)模型形式。过原点作对 应直线的垂线,其中P1对应原点到直线的距离,Θ i对应交点与X轴形成的角度。然后利用 (Θ P1)模型采用阈值去合并
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