[發(fā)明專利]基于多線激光的掃描式障礙物檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811489747.2
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109597097B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何貝;張?zhí)炖?/a>;鄭思儀;劉鶴云
• 申請（專利權(quán)）人: 北京主線科技有限公司
• 主分類號: G01S17/931
• 分類號: G01S17/931
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 楊紅

本發(fā)明涉及一種基于多線激光的掃描式障礙物檢測方法，其特征是：采用激光點云外參自動標(biāo)定方式，對激光點云進行排序和收集，通過掃描式檢測，對點云進行離散化和柵格化，滿足在非水平路面行駛環(huán)境下的多線激光雷達掃描式障礙物檢測。有益效果：本發(fā)明能夠克服由于車輛行駛在非水平路面產(chǎn)生的顛簸以及車身與車架之間非剛性連接等因素導(dǎo)致檢測結(jié)果不精確，提高了障礙物檢測魯棒性和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能駕駛技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多線激光的掃描式障礙物檢測方法。

背景技術(shù)

隨著自動化技術(shù)與無人駕駛技術(shù)發(fā)展，對環(huán)境感知技術(shù)要求越來越高。目前，由于攝像頭圖像檢測技術(shù)在晚上、曝光過強、雨雪霧等惡劣情況下無法工作，而毫米波雷達由于其信息量少且其只對金屬等物體反射敏感因而也不適用于智能駕駛環(huán)境感知中。多線激光雷達具有測距準(zhǔn)且對環(huán)境要求低的優(yōu)點，越來越多地被應(yīng)用在智能駕駛環(huán)境感知中。如圖6所示，一般基于激光雷達障礙物檢測技術(shù)其檢測步驟如下，首先，將激光雷達掃描到的點云無序的放置在一起；其次，對這些點云進行平面擬合，從而濾出路面，最后，將殘存的點云進行離散化和柵格化，形成最終的障礙物檢測結(jié)果。當(dāng)前傳統(tǒng)的多線激光雷達基于障礙物檢測技術(shù)存在以下問題：一、單純的平面擬合無法解決有坡度路面問題；二、車輛在行駛過程中，由于車架和車身的非剛性連接以及地面顛簸等問題，多線激光每根線束的外參都是動態(tài)變化的，從而使得默認(rèn)標(biāo)定統(tǒng)一的外參無法真實的描述每個點云點的真實位置；三、由于多線激光的點云是由內(nèi)到外非均勻分布，因此單純進行簡單的柵格和離散化并不能很好的利用點云信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種基于多線激光的掃描式障礙物檢測方法，可以在障礙物檢測過程中，克服由于車輛行駛在非水平路面過程中顛簸以及車身與車架之間非剛性連接等因素而影響檢測結(jié)果，提高了障礙物檢測的魯棒性和精度。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：一種基于多線激光的掃描式障礙物檢測方法，其特征是：采用激光點云外參自動標(biāo)定方式，對激光點云進行排序和收集，通過掃描式檢測，對點云進行離散化和柵格化，滿足在非水平路面行駛環(huán)境下的多線激光雷達掃描式障礙物檢測，具體步驟如下：

步驟一、外參姿態(tài)動態(tài)自動標(biāo)定

1)外參粗估計：采集一段車輛勻速行駛的點云簇，通過手工測量大致估算航向角、俯仰角、橫擺角；

2)利用高度約束篩選點云：選取符合高度約束的點云數(shù)據(jù)，高度Z選擇在[Z_min，Z_max]范圍內(nèi)的所有點云；

3)路面擬合：利用Ransac算法擬合路面，確定路面基準(zhǔn)方程及滿足基準(zhǔn)方程要求的內(nèi)點點云；將內(nèi)點點云以及基準(zhǔn)方程投影到xy平面上，精確估計航向角；將內(nèi)點點云以及基準(zhǔn)方程投影到xz平面上，精確估計俯仰角；將內(nèi)點點云以及基準(zhǔn)方程投影到y(tǒng)z平面上，精確估計橫擺角；

步驟二、點云排序和收集

對步驟一采集到的點云簇進行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；對點云進行排序和收集，構(gòu)建極坐標(biāo)下的點云矩陣進行存儲，對全部激光點云按照航向角和俯仰角的角度進行存儲；

步驟三、掃描式檢測

對點云矩陣中每個元素進行搜索，檢測出其中的障礙物；

步驟四、離散化和柵格化

根據(jù)指定的橫向分辨率和縱向分辨率創(chuàng)建柵格地圖，將障礙物對應(yīng)的點云點離散化到每個柵格結(jié)果中；

步驟五，利用四元數(shù)方法輸出多線點云的姿態(tài)結(jié)果完成外參的自動標(biāo)定。

所述步驟一中所述路面擬合的具體方法為：選取的路面點云利用Ransac算法擬合路面，確定路面的基準(zhǔn)方程：

a)隨機選取三個點云估計路面的基準(zhǔn)方程ax+by+cz+d＝0；