一种地面点云的分割方法、存储介质及电子设备与流程

文档序号:40199511发布日期:2024-12-03 11:55阅读:45来源:国知局

所属的技术人员能够理解,本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此,本发明的各个方面可以具体实现为以下形式,即:完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等),或硬件和软件方面结合的实施方式,这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图5来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备500。图5显示的电子设备500仅仅是一个示例,不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图5所示,电子设备500以通用计算设备的形式表现。电子设备500的组件可以包括但不限于:上述至少一个处理单元510、上述至少一个存储单元520、连接不同系统组件(包括存储单元520和处理单元510)的总线530。其中,所述存储单元存储有程序代码,所述程序代码可以被所述处理单元510执行,使得所述处理单元510执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如,所述处理单元510可以执行如图1中所示地面点云的分割方法。存储单元520可以包括易失性存储单元形式的可读介质,例如随机存取存储单元(ram)5201和/或高速缓存存储单元5202,还可以进一步包括只读存储单元(rom)5203。存储单元520还可以包括具有一组(至少一个)程序模块5205的程序/实用工具5204,这样的程序模块5205包括但不限于:操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据,这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线530可以为表示几类总线结构中的一种或多种,包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备500也可以与一个或多个外部设备600(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信,还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信,和/或与使得该电子设备500能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口550进行。并且,电子设备500还可以通过网络适配器560与一个或者多个网络(例如局域网(lan),广域网(wan)和/或公共网络,例如因特网)通信。如图所示,网络适配器560通过总线530与电子设备500的其它模块通信。应当明白,尽管图中未示出,可以结合电子设备500使用其它硬件和/或软件模块,包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施方式可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom,u盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。在本公开的又一个示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的地面点云的分割方法。在一些可能的实施方式中,本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式,其包括程序代码,当所述程序产品在终端设备上运行时,所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品,其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码,并可以在终端设备,例如个人电脑上运行。然而,本发明的程序产品不限于此,在本文件中,可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质,该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等,或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码,所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中,远程计算设备可以通过任意种类的网络,包括局域网(lan)或广域网(wan),连接到用户计算设备,或者,可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。应当注意,尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元,但是这种划分并非强制性的。实际上,根据本公开的实施方式,上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之,上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。此外,尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤,但是,这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤,或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的,可以省略某些步骤,将多个步骤合并为一个步骤执行,以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员易于理解,这里描述的示例实施方式可以通过软件实现,也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此,根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来,该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom,u盘,移动硬盘等)中或网络上,包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。


背景技术:

1、随着自动驾驶技术的发展,激光雷达在智能驾驶领域的重要性日益凸显。在港口的自动驾驶中,有效检测障碍物是自驾感知系统的重点,激光雷达是检测的主力传感器。

2、然而,由于各种因素如环境光干扰、地形复杂性等影响,激光雷达点云数据中往往包含大量的噪声,降低了地面检测的准确度,准确的地面检测是自动驾驶有效识别的前提之一,地面检测误差会影响到车辆对周围环境的理解以及路径规划的能力。

3、因此,如何有效地从激光雷达点云中准确提取地面信息,提高检测精度是当前亟待解决的关键问题。

4、需要说明的是,在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解,因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种地面点云的分割方法、存储介质及电子设备,至少在一定程度上克服由于相关技术的地面信息提取精度低的问题。

2、本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本公开的实践而习得。

3、根据本公开的一个方面,提供一种提供一种地面点云的分割方法,通过车辆上的激光雷达获取原始点云;

4、获取各所述原始点云的辐射范围数据,并根据所述辐射范围数据对所述原始点云进行噪点过滤,获得第一点云;

5、确定目标区域,划分所述目标区域获得多个子区域,其中,所述子区域呈扇形或扇环形;

6、根据各子区域中分布的所述第一点云的数量对所述多个子区域过滤,获得多个目标子区域及其中的第二点云;

7、对各所述目标子区域中的第二点云进行高度筛选,获得候选点云;

8、根据所述候选点云进行奇异值分解,并根据奇异值分解结果进行平面拟合,获得候选平面;

9、计算所述候选平面对应的平面状态量,根据所述平面状态量进行点云筛选,获得地面点云和非地面点云;

10、根据所述地面点云和所述非地面点云进行平面拟合过滤,获得地面点云分割结果。

11、在本公开一个实施例中,所述获取各所述原始点云的辐射范围数据,并根据所述辐射范围数据对所述原始点云过滤,获得第一点云,包括:

12、确定所述各原始点云到所述激光雷达的距离;

13、根据所述距离计算所述各原始点云与所述激光雷达的夹角;

14、过滤所述夹角大于第一预设角度或点云强度小于预设强度的原始点云,获得所述第一点云。

15、在本公开一个实施例中,所述确定目标区域,划分所述目标区域获得多个子区域,包括:

16、根据预设距离以所述激光雷达为中心确定所述目标区域,其中,所述目标区域为圆形区域;

17、根据所述预设距离划分所述目标区域,获得多个第一区域;

18、将各所述第一区域按照预设处理比例再次划分,获得多个第二区域;

19、按照第二预设角度对所述第二区域进行划分,获得所述多个子区域。

20、在本公开一个实施例中,所述对各所述目标子区域中的第二点云进行高度筛选,获得候选点云,包括:

21、对所述各目标子区域中低于所述激光雷达安装高度的第二点云进行排序;

22、根据排序结果,分别选取所述各目标子区域中高度最低的预设数量的第三点云;

23、根据所述第三点云计算所述各目标子区域的点云平均高度;

24、根据所述点云平均高度确定第一高度阈值;

25、对所述第三点云进行筛选,获得低于所述第一高度阈值的所述候选点云;或

26、根据实际路面情况确定所述各目标子区域对应的第二高度阈值,选取低于所述第二高度阈值的第三点云,获得所述候选点云。

27、在本公开一个实施例中,所述根据所述候选点云进行奇异值分解,并根据奇异值分解结果进行平面拟合,获得候选平面,包括:

28、根据所述候选点云计算所述各目标子区域的点云质心坐标;

29、根据所述点云质心坐标获得中心化后的点云矩阵;

30、根据所述中心化后的点云矩阵计算协方差矩阵;

31、对所述协方差矩阵进行奇异值分解,获得特征值和特征向量;

32、根据所述特征值和所述点云质心坐标确定初始平面方程;

33、根据所述初始平面方程获得平面候选点云,并采用所述平面候选点云替代所述候选点云;

34、根据所述平面候选点云进行平面迭代,获得平面方程及其对应的所述候选平面。

35、在本公开一个实施例中,所述计算所述候选平面对应的平面状态量,根据所述平面状态量进行点云筛选,获得地面点云和非地面点云,包括:

36、根据所述候选平面的法向量与预设向量的夹角,确定平面垂直度;

37、根据所述候选平面的奇异值分解获得的最小特征值,确定平面平坦度;

38、计算所述候选平面的点云质心,确定平面质心高度;

39、将预设丢失高度作为平面丢失高度;

40、根据所述候选平面的奇异值分解获得的特征值,确定平面线性度;

41、若所述平面垂直度小于第三预设角度,确定对应的目标平面,则根据所述目标平面获得所述地面点云和所述非地面点云;

42、若所述平面平坦度小于预设平坦度,确定对应的目标平面,则根据所述目标平面获得所述地面点云和所述非地面点云;

43、若所述平面质心高度小于预设最高质心高度,确定对应的目标平面,则根据所述目标平面获得所述地面点云和所述非地面点云;

44、若未获得所述目标平面,则根据所述预设丢失高度获得所述地面点云和所述非地面点云。

45、在本公开一个实施例中,还包括:

46、当所述平面垂直度小于第三预设角度时,若对应的所述目标平面的当前平面平坦度小于对应的所述预设平坦度,则保存所述当前平面平坦度作为候选平坦度;

47、当所述平面垂直度小于第三预设角度时,若对应的所述目标平面的当前平面质心高度小于预设最高质心高度,则保存所述当前平面质心高度作为候选最高质心高度;

48、根据所述候选平坦度计算平坦度均值和平坦度方差;

49、根据所述平坦度均值和所述平坦度方差,获得所述平坦度概率值;

50、若所述平面线性度小于预设线性度,且所述平坦度概率值小于预设概率值,则根据对应的目标平面获得所述地面点云和非地面点云;

51、根据所述候选最高质心高度计算质心高度均值和质心高度方差;

52、根据所述平坦度均值和所述平坦度方差,更新所述预设平坦度;

53、根据所述质心高度均值和所述质心高度方差,更新所述预设最高质心高度。

54、在本公开一个实施例中,所述根据所述地面点云和所述非地面点云进行平面拟合过滤,获得地面点云分割结果,包括:

55、根据所述激光雷达的安装位置对所述地面点云进行筛选,获得第四点云;

56、根据所述第四点云进行上述奇异值分解和平面拟合,获得当前平面方程对应的当前平面;

57、若所述当前平面方程与预设法向量的夹角小于第四预设角度,则获取所述非地面点云到所述当前平面的当前距离;

58、根据所述当前距离筛选满足距离阈值的点云,获得所述地面点云分割结果。

59、根据本公开的另一个方面,提供一种电子设备,包括:

60、处理器;以及

61、存储器,用于存储所述处理器的可执行指令;

62、其中,所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述地面点云的分割方法。

63、根据本公开的又一个方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的地面点云的分割方法。

64、本公开的实施例所提供的地面点云的分割方法。通过车辆上的激光雷达获取原始点云;获取各所述原始点云的辐射范围数据,并根据所述辐射范围数据对所述原始点云进行噪点过滤,获得第一点云;首先对点云进行虚影噪点过滤,去除不符合要求的噪点。然后确定目标区域,划分所述目标区域获得多个子区域,其中,所述子区域呈扇形或扇环形;对需要检测的目标区域细化的划分获得小的子区域,能够更好地处理不同距离范围内点云。根据各子区域中分布的所述第一点云的数量对所述多个子区域过滤,获得多个目标子区域及其中的第二点云;滤除点云稀疏的子区域,为了后续处理的准确性。接着对各所述目标子区域中的第二点云进行高度筛选,获得候选点云;进一步找出位于低点的点云。根据所述候选点云进行奇异值分解,并根据奇异值分解结果进行平面拟合,获得候选平面;平面拟合迭代方法提高了地面检测的鲁棒性和稳定性。计算所述候选平面对应的平面状态量,根据所述平面状态量进行点云筛选,获得地面点云和非地面点云;对候选平面进行筛选,多种地面特征综合评估对于复杂的环境实现更加精准的地面检测。所述根据所述地面点云和所述非地面点云进行平面拟合过滤,获得地面点云分割结果。在上述的基础上进一步噪点滤除,最大程度的将噪点过滤干净,提高对复杂环境下的地面检测能力,提高地面点云分割结果的准确性。

65、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。

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