[發明專利]一種基于三維激光雷達的道路實時分割方法

有效

• 申請號: 201810027774.1
• 申請日: 2018-01-11
• 公開（公告）號: CN108280840B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 鄒斌;張冠男;吳艷發;顏伏伍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李明婭

1.一種基于三維激光雷達的道路實時分割方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、原始三維激光雷達數據采集及處理；

步驟2、提取單線，畫出方位角序列—距離圖；

步驟3、運用改進模糊線段法繪線段地圖，識別路面以及障礙物；

步驟4、除去障礙，識別路面，輸出最終可通行區域；

所述步驟3中用改進的模糊線段法繪制線段地圖具體包括以下步驟：

步驟3.1、用最小二乘法擬合直線，將以方位角序列為橫坐標，以二維點集到參考原點距離為縱坐標的直角坐標系下的掃描單線按照方位角序列順序輸入，由最小二乘法擬合模糊線段的斜率，模糊線段寬度為σ，設定σ的閾值為T_σ，當σT_σ時，將當前點認作新線段的起點，前一點認作上一線段的終點；

步驟3.2、根據模糊線段法，設定σ的斷開閾值為T_v，當σT_v其中T_vT_σ時，將該線段終點賦予分離點屬性，其余線段端點賦予連接點屬性；

步驟3.3、當路面不平整時會出現同一地面被分成多段的現象，通過圓弧檢測算法將同一輕微不平整路面上的多條線段合并為單條線段；

步驟3.4、順序輸入線段端點坐標值[x_i，1 x_i+1，2 x_i+2，3]，[y_i，1 y_i+1，2 y_i+2，3]，以公式(1)為依據求出通過三點的圓弧半徑R_i：

R_i²＝((u-v)/(k₁-k₂))²+(v-(u-v)k₂/(k₁-k₂))² (1)

其中：

步驟3.5、將R_i對應的曲率與曲率閾值T_k比較，若1/R_iT_K，則將兩線段中間點從分離點集合中除去，輸入第i+2條線段圓弧檢測時，輸入合并后的線段端點與新線段的端點[x_i，1x_i+2，2 x_i+3，3],[y_i，1 y_i+2，2 y_i+3，3]，繼續檢測；若1/R_iT_k，則兩線段不合并，輸入第i+2條線段圓弧檢測時，輸入第i+1與第i+2條線段的三個端點坐標值[x_i+1，1 x_i+2，2 x_i+3，3],[y_i+1，1y_i+2，2 y_i+2，3]，繼續檢測，閾值T_k與雷達掃描數據點精度、車可通行的路面不平整程度有關；

步驟3.6、記錄新的線段及端點，并對其進行角點檢測，重新定位局部曲率最大點作為線段端點：

算子Z定義如下：

z(y)在y＝0附近的泰勒展開式為：

從而可得(6)式，其中τ為二維曲線，z(x)為參數化方程，y為均值，t為方差，θ函數為高斯函數，在曲線法線方向上，算子Y在m處的值與曲率k_m成正比，角點定位后線段地圖上各線段端點更加準確。

2.如權利要求1所述的一種基于三維激光雷達的道路實時分割方法，其特征在于：所述步驟1中的三維激光雷達安裝于檢測車輛頂部，步驟1中對數據點的處理具體包括以下步驟：

步驟1.1、以三維激光雷達為坐標原點建立笛卡爾坐標系，X軸平行于地面指向車輛前進方向的正右側，Y軸平行于地面指向車輛前進方向，Z軸垂直于X、Y軸，方向垂直地面向上；

步驟1.2、選取待測區域進行數據點的處理，取車輛前方180°數據研究；

步驟1.3、對采集到的三維數據點云進行濾波和降噪處理；

步驟1.4、將笛卡爾坐標系下的點云數據轉換至球坐標，得各點對應的仰角值及方位角。