基于激光点云的高速地面快速提取系统及方法与流程

本发明涉及测控技术领域，尤其涉及一种基于激光点云的高速地面快速提取系统及方法。

背景技术：

地面物体检测识别前要区分地面点云及非地面点云，避免识别到车轮及道路障碍物及路沿石等，确保识别地面点云更加精准。

现有技术中大多是通过平面拟合方式获取地面平面，但在实际场景中道路面并非是一标准平面，比如为了提供排水道路效率，在道路的两侧边向下凹陷，在中间向上凸起，对于非标准的平面道路，平面拟合方式不能很很好的分割地面及非地面，并且由于高精度采集的地面点云数据量太大，平面拟合在在工程上不能够广泛实施。

技术实现要素：

本发明实施例至少揭露了一种基于激光点云的高速地面快速提取方法。通过本实施例的方法能够快速并且精准的切分地面点云及非地面点云，并且能够付诸在工程的广泛应用。

为了实现上述内容，所述方法被配置为：加载一轨迹文件的轨迹点云；选取一地面参考轨迹，并获取包含在所述地面参考轨迹中的所述轨迹点云的地面点云集合；建立所述地面点云集合的索引网格；获取最大高程差值小于或等于一平面阈值的所述索引网格为平面网格，并获取所述平面网格的网格集合；聚类所述网格集合的所述索引网格为一聚类区域。

在本发明揭露的一些实施例中，加载所述轨迹点云，被配置为：加载所述轨迹文件；沿轨迹方向切分所述轨迹文件为至少一个轨迹片段；加载所述轨迹片段的所述轨迹点云。

在本发明揭露的一些实施例中，选取所述地面参考轨迹，被配置为：沿所述轨迹方向延伸并明显属于地面点云的轨迹点云的集合为所述地面参考轨迹。

在本发明揭露的一些实施例中，所述方法被配置有：通过区域生长的方式扩展所述聚类区域为一聚类区域。

在本发明揭露的一些实施例中，扩展所述聚类区域为所述聚类区域，被配置为：获取最大高程差值大于一平面阈值的至少一所述索引网格为未知网格；通过区域生长的方式分类至少一所述未知网格为有效地面网格；合并所述有效地面网格到所述聚类区域。

在本发明揭露的一些实施例中，所述方法被配置有：获取不属于所述有效地面网格的至少一未知网格为无效地面网格；获取与所述无效地面网格相邻的所述聚类区域中的至少一所述轨迹点云为相邻点云；判断所述无效地面网格中是否存在一有效点云与所述相邻点云的所述最大高程差值是否小于或等于所述平面阈值；合并存在所述有效点云的所述无效地面网格到所述聚类区域。

本发明实施例至少揭露一种基于激光点云的高速地面快速提取系统。所述系统包括加载模块、参考模块、索引网格模块、平面网格模块及聚类模块：所述加载模块被配置为加载一轨迹文件的轨迹点云；所述参考模块被配置为选取一地面参考轨迹，并获取包含在所述地面参考轨迹中的所述轨迹点云的地面点云集合；所述索引网格模块被配置为建立所述地面点云集合的索引网格；所述平面网格模块被配置为获取最大高程差值小于或等于一平面阈值的所述索引网格为平面网格，并获取所述平面网格的网格集合；聚类模块被配置为聚类所述网格集合的所述索引网格为一聚类区域。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对揭露的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例中方法的部分流程图；

图2为实施例中方法的部分流程图；

图3为实施例中系统的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

本实施例揭露一种基于激光点云的高速地面快速提取方法。本实施例的方法被执行在服务器和/或计算设备，如计算机。其中服务器和/或计算设备在本实施例中的实现至少有存储器及处理器。存储器主要包括存储程序区和存储数据区；其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)。以及，存储数据区可存储根据电子终端的使用所创建的数据，包括本申请实施例中涉及的显示的应用的相关设置信息或使用情况信息等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件，及其他易失性固态存储器件。

其中，在服务器和/或计算设备执行本实施例揭露的方法前，采集车辆通过激光扫描仪沿高速或城市道路行驶的采集道路上一轨迹线段的激光点云，并生成有该轨迹线段的轨迹文件。在服务器和/或计算设备执行本实施例揭露的方法时，所述方法被执行的流程在图1及图2示出。

s110加载道路上一轨迹线段的轨迹文件。

s120沿轨迹线段的轨迹方向切分轨迹文件为若干存储区域大小相同的轨迹片段。

s130加载单个轨迹片段的轨迹点云。

s210查询一沿轨迹方向延伸并明显属于地面点云的轨迹点云集合为地面参考轨迹。可选的，明显属于地面点云的轨迹点云集合是结合已知道路信息，如长、宽等，由人工初步的标引组成。

s220判断所有的轨迹点云与地面参考轨迹的包含关系，并且获取包含在地面参考轨迹中的轨迹点云为地面点云集合。

s300根据地面点云集合构建不包括高程值的索引网格；可选的，索引网格尺寸为20cmx20cm。

s400获取处在索引网格中任意两个轨迹点云之间存在的最大高程差值，判断该最大高程差值是否小于或等于一平面阈值。平面阈值可选为1cm，即索引网格中任意两个轨迹点云的最大高程差值不得大于1cm，自然该索引网格为一近似平面的区域。同时，将最大高程差值小于或等于平面阈值的索引网格定义为平面网格，并且获取所有平面网格的网格集合。

s500聚类网格集合中的所有索引网格为一较大并且连续的聚类区域。

s610获取最大高程差值大于平面阈值的索引网格为未知网格。

s620通过区域生长的方式分类至少一未知网格为有效地面网格。本实施例所指的区域生长是指将成组的像素或区域发展成更大区域的过程，如从种子点云的集合开始，从这些点云的区域增长是通过将与每个种子点云有相似属性像强度、灰度级及纹理颜色等的相邻要素的点云合并到该集合的区域。

s630合并有效地面网格到区域进一步扩展的聚类区域。

s710获取不属于有效地面网格的至少一未知网格为无效地面网格。

s720获取与无效地面网格相邻的聚类区域中的一轨迹点云为相邻点云。

s730判断无效地面网格中是否存在一轨迹点云，即本实施例定义的有效点云，与相邻点云的最大高程差值是否小于或等于平面阈值。

s740在判断无效地面网格存在至少一个有效点云时，合并该无效地面网格到聚类区域。可选的，可以配置一有效阈值量，仅在无效地面网格中存在的有效点云数量等于或大于有效阈值量时合并该无效地面网格到聚类区域。

服务器和/或计算设备在执行上述方法的流程时，首选预判的初步被认为是地面点云的第一点云合集。再以第一点云合集建立索引网格，并且通过最大高程差值来进一步分析第一点云合集中满足要求的索引网格为平面网格，该平面网格即为地面点云的绝大部分。再通过聚类及扩展来扩大第一点云合集为较大并且连续的聚类区域，实现快速并且高精度的提取地面点云数据。

为了对上述方法的执行作进一步说明，图3示出本实施例揭露的一种基于激光点云的高速地面快速提取系统。系统包括加载模块、参考模块、索引网格模块、平面网格模块及聚类模块。

加载模块执行时加载一轨迹文件的轨迹点云；参考模块执行时选取一地面参考轨迹，并获取包含在地面参考轨迹中的轨迹点云的地面点云集合；索引网格模块执行时建立地面点云集合的索引网格；平面网格模块执行时获取最大高程差值小于或等于一平面阈值的索引网格为平面网格，并获取平面网格的网格集合；聚类模块执行时聚类网格集合的索引网格为一聚类区域。

以上对本实施例进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例揭露的系统而言，由于其与实施例揭露的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例揭露的装置而言，由于其与实施例揭露的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所揭露的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的状况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。