[發(fā)明專利]一種基于激光雷達(dá)的單線數(shù)據(jù)分析對(duì)物體空間封閉的聚類方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811544723.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN111325229B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周慶國(guó);王金強(qiáng);周睿;車云飛;申澤邦;漆昱濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V10/26
• 分類號(hào): G06V10/26;G06V10/762;G06V10/44;G06V20/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于激光雷達(dá)的單線數(shù)據(jù)分析對(duì)物體空間封閉的聚類方法，其特征在于，激光雷達(dá)可以發(fā)射激光的線數(shù)從1到128不等，相應(yīng)也有反饋得到的1到128線的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，就是基于對(duì)多線雷達(dá)的單線點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析，然后組合所有單線的分析結(jié)果，來實(shí)現(xiàn)空間物體聚類，包括步驟如下：

步驟S1：從激光雷達(dá)Velodyne中提取單線點(diǎn)云集生成多組數(shù)據(jù)，然后將每組數(shù)據(jù)映射到二維平面上；

步驟S2：利用步驟S1中的二維平面數(shù)據(jù)，對(duì)每組數(shù)據(jù)使用切線的方法提取該組數(shù)據(jù)中所有物體的邊緣點(diǎn)集，每個(gè)物體的邊緣點(diǎn)集在二維平面上呈現(xiàn)圓弧狀，其中使用切線方法提取所有物體的邊緣點(diǎn)集，包括以下步驟：

步驟S2A：在激光雷達(dá)單線點(diǎn)集數(shù)據(jù)中首先選取兩個(gè)相近隨機(jī)散點(diǎn)對(duì)；

步驟S2B：連接點(diǎn)對(duì)產(chǎn)生一條直線，在這條直線相對(duì)的兩個(gè)方向上取兩個(gè)相對(duì)的，角度和寬度一定的扇形區(qū)域；

步驟S2C：在步驟S2B中的兩個(gè)扇形區(qū)域中尋找點(diǎn)，標(biāo)記得到的新的激光雷達(dá)點(diǎn)，可以認(rèn)為得到的新的激光雷達(dá)點(diǎn)和步驟S2A中的兩個(gè)點(diǎn)屬于同一個(gè)物體的邊緣點(diǎn)集；

步驟S2D：重復(fù)步驟S2B、S2C，直到無法在步驟S2B中描述的扇形區(qū)域中找到未被標(biāo)記的點(diǎn)；

步驟S2E：最后判斷平面二維數(shù)據(jù)中是否還有未被標(biāo)記的點(diǎn)，若有，重復(fù)步驟S2A、S2B、S2C、S2D；

步驟S3：通過步驟S2可以獲得一個(gè)近似圓弧的點(diǎn)集，每一個(gè)圓弧的水平面就代表一個(gè)物體的切面，連接點(diǎn)集首尾的兩個(gè)點(diǎn)，以連線作為對(duì)稱軸，做中心對(duì)稱，同時(shí)連接每個(gè)物體的邊緣點(diǎn)集的第一個(gè)和最后一個(gè)點(diǎn)，連線的中點(diǎn)作為中心，對(duì)該點(diǎn)集做中心對(duì)稱以補(bǔ)足物體背面的邊緣點(diǎn)，形成一個(gè)封閉的點(diǎn)集圈；此時(shí)連線的中點(diǎn)即為物體在點(diǎn)集圈的切面的中心，此中心記為O，切面高度為H，封閉點(diǎn)集圈所占的面積即為物體在該切面的面積，最后使用旋轉(zhuǎn)卡尺算法，獲取物體切面點(diǎn)集的外切矩形的形狀W、V；

步驟S4：完成步驟S1，S2，S3之后可以得到多組數(shù)據(jù)，每組代表對(duì)某一單線數(shù)據(jù)分析后得到的物體邊緣點(diǎn)集的集合，以及每個(gè)物體在該點(diǎn)集切面的詳細(xì)姿態(tài)信息，組合所有單線平面二維數(shù)據(jù)，對(duì)不同組之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合迭代，當(dāng)不同組中兩個(gè)物體的邊緣點(diǎn)集切面在垂直空間上呈現(xiàn)50％以上的重疊時(shí)可以認(rèn)為這兩對(duì)信息來自同一個(gè)空間物體的不同高度，即不同平面，然后更新物體的中心位置和最小外切正方形，不斷迭代組合不同組的數(shù)據(jù)，最終在三維空間中確定所有物體最終的精確位置及水平方向所占面積。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光雷達(dá)的單線數(shù)據(jù)分析對(duì)物體空間封閉的聚類方法，其特征在于，通過直接觀察激光雷達(dá)的三維點(diǎn)云分布，多線激光雷達(dá)的單線數(shù)據(jù)可以在物體外表面呈現(xiàn)出明顯的物體輪廓，步驟S1，通過解析多線激光雷達(dá)消息協(xié)議，將收集的多線激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理為單線點(diǎn)云集，然后將每組單線點(diǎn)云數(shù)據(jù)映射到二維平面。