[發明專利]一種自適應分辨率三維激光掃描方法

有效

• 申請號: 201911068898.5
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110824456B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 林靖宇;董雯;李樹青
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/08;G01S17/88
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚

本發明提供一種自適應分辨率三維激光掃描方法，包括以下步驟：S1)對環境采用垂直分辨率ω、水平分辨率τ進行粗掃描；S2)將粗掃描數據P切分成n小段，計算每小段的物體復雜度S3)計算不同水平角度區間對應的水平掃描分辨率μsubgt;x/subgt;；S4)對不同水平角度區間采用垂直分辨率ω、水平掃描分辨率μsubgt;x/subgt;進行精細掃描；S5)以精細掃描數據P'來補充粗掃描數據P，形成融合后的數據Psubgt;mix/subgt;。本發明對于未知復雜度的環境，自適應分辨率掃描可以實現對環境中簡單物體的快速掃描，對于環境中的復雜物體，通過精細掃描可以獲得復雜物體的細節信息，在掃描分辨率和掃描時間(數據量)之間取得了平衡。

技術領域

本發明涉及三維掃描技術領域，尤其是一種自適應分辨率三維激光掃描方法。

背景技術

激光視覺系統的理論研究在現實生活中被廣泛應用，如無人駕駛汽車，機器人導航，建筑物重建和遙感。激光雷達系統通過估計從激光雷達發出的光和從遠處物體反射的光的到達時間間隔，來測量激光發射點到物體的距離，相比于圖像，其不受光照影響有其獨特優勢。

現有的激光雷達產品都是固定分辨率、均勻掃描的。這種方式對于結構簡單的物體如墻面、平地等會浪費時間并獲得大量冗余數據，對于復雜的對象則某些分辨率可能無法獲得精確的細節信息。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種自適應分辨率三維激光掃描方法，本發明利用利用人造物體本身的垂直特征，采用固定垂直分辨率、自適應水平分辨率的掃描方式，可以較快速的獲得結構簡單的物體信息，對于復雜物體采用高分辨率進行掃描，在掃描分辨率和掃描時間(數據量)之間取得了平衡。

本發明的技術方案為：一種自適應分辨率三維激光掃描方法，包括以下步驟：

S1)、對環境采用垂直分辨率ω、水平分辨率τ進行粗掃描，獲得激光雷達數據P；

P＝{p_i,j},i＝1,2,...n,j＝1,2,...,m；

其中，n是指激光雷達水平總幀數，m是指激光雷達垂直總幀數；p_i,j＝(α_i,β_j,d_i,j)為水平第i幀、垂直第j幀的掃描點，其中，α_i為水平第i幀角度、β_j為垂直第j幀角度、d_i,j為水平第i幀、垂直第j幀時測得的距離；

S2)、以水平總幀數n為劃分依據將粗掃描數據P切分成小段，計算每小段的物體復雜度

其中，為水平幀數范圍[x,x+L-1],x＝1,2,...,n-L+1，即水平角度范圍[α_x,α_x+L-1]之間的掃描區域的物體復雜度；

S3)、計算不同水平角度區間對應的水平掃描分辨率μ_x；

其中，μ_x為水平角度范圍[α_x,α_x+L-1],x＝1,2,...,n-L+1之間的水平掃描分辨率；

S4)、對不同水平角度區間采用垂直分辨率ω、水平掃描分辨率μ_x進行精細掃描得到P'＝{p'_i,j},i＝1,2,...n',j＝1,2,...,m；

其中，n'是指激光雷達水平總幀數，m是指激光雷達垂直總幀數，p'_i,j＝(α'_i,β_j,d'_i,j)為水平第i幀、垂直第j幀的掃描點，其中α'_i為水平第i幀角度、β_j為垂直第j幀角度、d'_i,j為水平第i幀、垂直第j幀時測得的距離；