[發(fā)明專利]面向斜坡區(qū)域的基于多線激光雷達的斜坡角度估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611052553.7
• 申請日: 2016-11-24
• 公開（公告）號: CN106646508B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 周超;曹志強;孟祥瑞;龐磊;劉希龍;王碩;譚民
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88;G01S7/48;G01C9/00
• 代理公司: 北京瀚仁知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫

本發(fā)明公開了一種面向斜坡區(qū)域的基于多線激光雷達的斜坡角度估計方法，包括：獲取給定斜坡區(qū)域的原始激光雷達點云數(shù)據(jù)D_L；結(jié)合多線激光雷達坐標系O_LX_LY_LZ_L到機器人坐標系O_RX_RY_RZ_R的坐標變換關(guān)系，對D_L進行坐標變換和濾波處理，生成新的激光雷達點云數(shù)據(jù)D_S；基于D_S，利用PROSAC算法進行平面擬合，得到斜坡坡面方程；從D_S中選取3個到平面X_RO_RY_R的距離均不超過給定閾值d_Z的數(shù)據(jù)點，并利用該組數(shù)據(jù)點計算得到地面方程；依據(jù)所述斜坡坡面方程和所述地面方程計算得到斜坡角度的估計結(jié)果。本發(fā)明利用多線激光雷達獲取斜坡區(qū)域的距離信息并基于斜坡坡面法向量實現(xiàn)斜坡角度的估計，提高了斜坡角度估計的質(zhì)量，為機器人環(huán)境理解等方面的應用提供技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人環(huán)境理解領(lǐng)域，特別是一種面向斜坡區(qū)域的基于多線激光雷達的斜坡角度估計方法。

背景技術(shù)

隨著移動機器人和傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，其應用領(lǐng)域也在不斷拓展。對于機器人所面向的室外環(huán)境來說，斜坡是普遍存在的。斜坡檢測的質(zhì)量將直接影響到機器人任務執(zhí)行的性能。國內(nèi)外研究人員在斜坡角度估計方面做出了一定的研究。在斜坡區(qū)域的信息采集方面，多利用立體相機或深度相機進行感知，但通過立體相機或深度相機獲得的距離信息往往不夠準確，這降低了斜坡角度估計的質(zhì)量。在方法上多通過尋找斜坡縱向截面的方式來計算斜坡的角度，該方法比較直觀，但由于斜坡位置和坡面朝向等因素的影響，縱向截面的確定比較困難，這對斜坡角度的估計準確度造成較大的影響。與縱向截面特征相比，斜坡坡面法向量這一全局特征能夠更有效的反映斜坡。考慮到多線激光雷達能夠獲取更為準確的距離信息，有必要利用多線激光雷達獲取斜坡區(qū)域的距離信息并基于斜坡坡面法向量實現(xiàn)斜坡角度的估計。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有技術(shù)對斜坡角度的估計準確度難以滿足需求的問題，本發(fā)明提出了一種面向斜坡區(qū)域的基于多線激光雷達的斜坡角度估計方法，提高了斜坡角度估計的質(zhì)量。

本發(fā)明提出的一種面向斜坡區(qū)域的基于多線激光雷達的斜坡角度估計方法，包括以下步驟：

步驟S1，獲取給定斜坡區(qū)域的原始激光雷達點云數(shù)據(jù)D_L；

步驟S2，結(jié)合多線激光雷達坐標系O_LX_LY_LZ_L到機器人坐標系O_RX_RY_RZ_R的坐標變換關(guān)系，對D_L進行坐標變換和濾波處理，生成新的激光雷達點云數(shù)據(jù)D_S；

步驟S3，基于D_S，利用PROSAC算法進行平面擬合，得到斜坡坡面方程；

步驟S4，從D_S中選取3個到平面X_RO_RY_R的距離均不超過給定閾值d_Z的數(shù)據(jù)點，并利用該組數(shù)據(jù)點計算得到地面方程；

步驟S5，依據(jù)所述斜坡坡面方程和所述地面方程計算得到斜坡角度的估計結(jié)果。

優(yōu)選地，步驟S3利用PROSAC算法得到斜坡坡面方程的具體方法為：

步驟S31，從新的激光雷達點云數(shù)據(jù)D_S中任選3個數(shù)據(jù)點，計算出一個平面；