[發明專利]一種針對傳統LiDAR濾波誤差的快速修正方法

在審

• 申請號: 201710945269.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN109657525A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 江虹;楊浩;趙平;潘文武;竇延娟;黃何;李坤;熊程生
• 申請（專利權）人: 西南科技大學;綿陽天眼激光科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明專利是一種對經典LiDAR濾波算法結果進行優化的算法模型，其特征在于：

算法數據來源為經典LiDAR濾波算法濾波結果；濾波方式為一維濾波，數據格網化后采用逐行推進的方式；對地面的描述采用一元四次曲線擬合；采用初始設定閾值并參考待判斷點地面坡度的方法來確定濾波閾值；將待判斷點加入點集，并以點集為單位進行判斷；

算法結果將點云數據劃分為兩類：地面點、非地面點。

2.權利要求1中所述的一維濾波方式，其特征在于：利用格網化操作規范化原始數據，并逐行推進濾波以提高精度；

其步驟如下：

1）根據原始數據點的密度，計算網格尺寸以及數量，盡量將不同點裝入不同網格；此操作后即可用網格的行、列來描述數據點的行、列；

2）以格網化完成后的數據進行逐行濾波，每一行數據點可粗略看作R²平面上的離散數據點，將每一行中的非地面點判斷完成后即可得到全局非地面點。

3.權利要求1中所述的曲線擬合操作及計算濾波閾值操作，其特征在于：

采用曲線擬合方式，以可靠地面點擬合出一元四次曲線用于描述地面走向，并根據地面坡度確定濾波閾值以提高算法適應性和濾波精度；

一元四次方程公式為

其中a, b, c, d, e為擬合參數，用于描述曲線的走勢，（X, Y）為數據點坐標；方程中含有五個未知數，于是在計算時采用五個數據點數據代入計算；對于數據點坐標（X_1~5，Y_1~5）可列如下方程組：

設有矩陣M、X、Z，分別構造如下：

M = X= Z =

原方程組寫作矩陣乘法格式MX=Z，由最小二乘法解得：

矩陣X即為底面曲線的擬合參數矩陣，代入一元四次方程即完成曲線擬合；

找到待擬合點后根據其X軸坐標代入地面曲線即得到該處擬合高程，若實際高程于擬合高程之間的差值大于濾波閾值，則將該點加入待判斷點集；

其中濾波閾值的確定分為兩部分：1.預先設定閾值；2.根據地面曲線坡度對設定閾值進行調整。

4.權利要求1中所述的對待判斷點集的判斷方法，其特征在于：

將“高程”“X坐標”“和周圍點差異值”等屬性均相近的點納入同一點集，并對點集進行統一判斷；

對于一般點集，判斷的依據為：若點集左端點與左端地面點之間有大于濾波閾值的高程階躍，且點集右端點與右端地面點之間有大于濾波閾值的高程階躍，則認為該點集為非地面點；

對于位于數據空洞中的零星數據點集，判斷的依據為：若“點集左端點與左端地面點之間的坡度”和“左端地面坡度”之間差值大于最大可容忍角度，且“點集右端點與右端地面點之間的坡度”和“右端地面坡度”之間的差值大于最大可容忍角度，則認為該點集為非地面點。