[發(fā)明專利]一種基于TOF相機(jī)深度圖和點(diǎn)云圖的避障處理方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010962096.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112116643A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡立松;瞿喜鋒;金超;蔡勇;張瑞斌;于振中;李文興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈工大機(jī)器人（合肥）國(guó)際創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G06T7/50
• 分類號(hào): G06T7/50;G06T7/80;G06T7/11;G06T5/00;G06K9/00
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種基于TOF相機(jī)深度圖和點(diǎn)云圖的避障處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：對(duì)TOF相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，固定相機(jī)的高度和角度，獲取相機(jī)固定幀率下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，包括深度圖、幅度圖，TOF相機(jī)得到的數(shù)據(jù)會(huì)有所丟失，實(shí)驗(yàn)中要對(duì)獲取到的深度圖和幅度圖進(jìn)行裁剪，以統(tǒng)一分辨率，對(duì)裁剪后的深度圖進(jìn)行幅度值濾波，降低進(jìn)行避障判斷的噪聲干擾；

步驟2：對(duì)步驟1中的深度圖進(jìn)行車寬區(qū)域劃分，濾除車寬以外的區(qū)域，車寬以外的區(qū)域不作為避障操作的考慮范圍；

所述的深度圖進(jìn)行車寬區(qū)域劃分的方法為：

1)選取經(jīng)過(guò)幅度值濾波后的深度圖中心點(diǎn)作為車寬區(qū)域劃分的依據(jù)，求出車寬區(qū)域?qū)?yīng)的列；深度圖中心點(diǎn)的坐標(biāo)為(r,c)，找出深度圖中心點(diǎn)的物理距離為vehicle/2的兩點(diǎn)p₁和p₂，p₁和p₂與深度圖中心點(diǎn)同行不同列，分別位于深度圖中心點(diǎn)的左右兩側(cè)，坐標(biāo)為(r,c₁)和(r,c₂)；

2)根據(jù)深度圖中心點(diǎn)的深度值的取值范圍，求出(r,c₁)和(r,c₂)之后，對(duì)深度圖的遍歷限制在c₁列和c₂列內(nèi)，實(shí)現(xiàn)車寬區(qū)域的劃分；其中vehicle為車寬，r為深度圖中心點(diǎn)的行坐標(biāo)，c表示深度圖中心點(diǎn)的行坐標(biāo)，c₁和c₂分別表示深度圖中車身區(qū)域?qū)?yīng)的左列和右列；

步驟3：將步驟1中獲取到的深度圖轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的點(diǎn)云圖，利用生成的點(diǎn)云圖進(jìn)行地面移除處理，以消除地面干擾造成的避障信號(hào)誤觸發(fā)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)針對(duì)客觀物體的避障操作；

步驟4：對(duì)步驟3中的點(diǎn)云圖進(jìn)行基于地面的障礙物檢測(cè)，然后對(duì)步驟2中進(jìn)行車寬區(qū)域劃分后的深度圖進(jìn)行避障操作，輸出相應(yīng)的避障信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于TOF相機(jī)深度圖和點(diǎn)云圖的避障處理方法，其特征在于，所述的車寬區(qū)域?qū)?yīng)的列的計(jì)算方法為：

計(jì)算深度圖中任意一點(diǎn)到深度圖中心點(diǎn)的物理距離與焦距的比值tan(θ)如下：

其中，dist為p1或p2點(diǎn)到深度圖中心點(diǎn)p點(diǎn)的距離，depth為p1或p2點(diǎn)的深度值，center_depth為深度圖中心點(diǎn)p的深度值，focal為相機(jī)的焦距，pixel為深度圖的像元尺寸，dist與pixel的乘積表示p1或p2點(diǎn)到深度圖中心點(diǎn)p的物理距離；

p1或p2點(diǎn)到深度圖中心點(diǎn)p點(diǎn)的距離的計(jì)算公式為：

dist＝|c₁₍₂₎-c| (2)

聯(lián)立公式(1)和(2)，當(dāng)p點(diǎn)的坐標(biāo)為(r＝depth.row/2-1，c＝depth.col/2-1)時(shí)得到：

depth.row表示深度圖的行的值，depth.col表示深度圖的列的值，c₁₍₂₎表示c₁或c₂的值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于TOF相機(jī)深度圖和點(diǎn)云圖的避障處理方法，其特征在于，所述的深度圖中心點(diǎn)的深度值的取值范圍的計(jì)算方法為：由0≤c≤depth.col-1得到tan(θ)的取值范圍如下：

聯(lián)立式(1)、(5)可得深度圖中心點(diǎn)的深度值的取值范圍如下：

由(6)式可知，進(jìn)行車身區(qū)域劃分的深度圖中心點(diǎn)的深度值的取值范圍。