[發(fā)明專利]基于三維激光反射強度的道路標線點云自動分類識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310439859.8
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103499343A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 危遲;龔書林
• 申請（專利權）人: 武漢海達數(shù)云技術有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G06K9/46
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

1.一種基于三維激光反射強度的道路標線點云自動分類識別方法，首先，使用車載三維激光測量系統(tǒng)進行采集數(shù)據(jù)，車載三維激光移動測量系統(tǒng)集成部件包括車輛、三維激光掃描儀、GPS導航儀、慣性制導系統(tǒng)和全景相機，采集數(shù)據(jù)過程在車輛行駛中進行，三維激光掃描儀用于獲取點云數(shù)據(jù)，GPS導航儀與慣性制導系統(tǒng)構成的POS系統(tǒng)用于獲取姿態(tài)位置信息；點云數(shù)據(jù)按照圈索引進行組織，以獲取每一圈掃描圈的三維坐標點集；按照時間對齊，根據(jù)采集的POS信息插值結算獲取三維點云數(shù)據(jù)掃描圈每一圈的姿態(tài)信息及位置信息；定義車載三維激光測量系統(tǒng)中的POS系統(tǒng)中心點為坐標系原點，車輛行駛的方向為Y軸正方向，垂直向上的方向為Z軸正方向，構建空間坐標系，其特征在于，然后按如下步驟操作：

步驟1、根據(jù)點云數(shù)據(jù)每一個掃描圈POS系統(tǒng)的姿態(tài)信息及位置信息，求解出每一掃描圈POS平面的方程表達式；

步驟2、從用圈索引組織的點云數(shù)據(jù)中取出任意第i掃描圈中包含的任意點j與POS中心連線構成三維向量V_ij，計算V_ij與POS平面法向量N_i的夾角θ_ij，比較θ_ij夾角與角度閾值T_A，將大于角度閾值T_A的點初步判定為路面點；

步驟3、計算在被初步判定為路面點的三維點到該點所在掃描圈POS平面的距離，POS系統(tǒng)安裝時安置的高度值H為已知值，比較計算距離值與高度值H的差值，將差值大于閾值T_D的點排除，判定差值小于閾值T_D的點為路面點；

步驟4、統(tǒng)計判定為路面點的強度值，設定強度閾值T_I，將強度值大于閾值T_I的點判定為道路標線。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于三維激光反射強度的道路標線點云自動分類識別方法，其特征在于：步驟1中所述的求解每一掃描圈POS平面方程表達式，POS平面為三維空間中的一個平面，由平面上一點——POS中心點以及平面的法向量表示；車輛行駛過程中，三維激光移動測量系統(tǒng)的POS系統(tǒng)的姿態(tài)信息可以用三個角度表達，繞參考坐標系Z軸旋轉角，繞X軸旋轉角ω,以及繞Y軸旋轉角κ；定義POS平面為測量系統(tǒng)所在的平面，將POS平面由坐標系的XOY平面繞X軸旋轉ω,以及繞Y軸旋轉角κ得到，等效于XOY平面的法向量（0，0，1）經過上述旋轉操作后，獲取每一掃描圈POS平面的法向量N_i；POS中心點O的坐標值（XO,YO,ZO）由GPS系統(tǒng)定位獲取，由此確定POS平面方程表達式。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于三維激光反射強度的道路標線點云自動分類識別方法，其特征在于：步驟2中所述的任意第i掃描圈中包含的任意點j的三維坐標點(X_ij,Y_ij,Z_ij)，則第i掃描圈中第j個點與當前圈POS中心(X_i0,Y_i0,Z_i0)連線，可以獲取三維向量V_ij，，得到V_ij=(X_ij-X_i0,Y_ij-Y_i0,Z_ij-Z_i0)，計算V_ij與N_i的夾角θ_ij，判斷θ_ij是否大于角度閾值T_A，設T_A為90度。

4.根據(jù)權利要求1所述的基于三維激光反射強度的道路標線點云自動分類識別方法，其特征在于：步驟3中所述的計算每一掃描圈中被初步判定為路面點的三維點P，到該圈的POS平面的距離，通過三維空間點到面的距離公式①求得：

D=︱N_i·OP︱/︱N_i︱……………………………………………①

其中N_i表示當前圈POS平面的法向量，OP表示POS中心與三維點P構成的向量；

求得距離后，比較其與已知POS系統(tǒng)安裝高度值H的差值，然后距離差與閾值T_D進行比較，設T_D為30cm。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于三維激光反射強度的道路標線點云自動分類識別方法，其特征在于：步驟4中所述的統(tǒng)計在判定為路面點的強度值為直接在點云中獲取得到，通過統(tǒng)計強度值，自適應二值化計算得到強度閾值T_I，將三維點強度值與閾值T_I進行比較，將大于閾值的點判定為道路標線類別。