[發明專利]一種基于激光雷達與單目相機的障礙物檢測與測量方法

有效

• 申請號: 202110291251.X
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113096183B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 蔣林;馬先重;聶文康;趙慧;雷斌
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/80;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/194
• 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: 胡琦旖

本發明屬于移動機器人技術領域，公開了一種基于激光雷達與單目相機的障礙物檢測與測量方法，包括對激光雷達與單目相機進行聯合標定得到標定信息；通過單目相機獲取障礙物對應的第一圖像信息，利用深度學習網絡模型對第一圖像信息進行目標檢測得到障礙物位置信息；利用圖像分割算法對障礙物位置信息中的環境背景干擾信息進行去除得到障礙物目標區域信息；利用邊緣檢測算法對障礙物目標區域信息進行輪廓提取得到輪廓信息；對障礙物目標區域信息中的激光雷達點進行曲率計算得到曲率信息；根據輪廓信息和曲率信息得到障礙物的測量面；基于標定信息和障礙物的測量面上的激光雷達數據得到障礙物的尺寸信息。本發明能夠準確檢測障礙物并測量其尺寸。

技術領域

本發明屬于移動機器人技術領域，更具體地，涉及一種基于激光雷達與單目相機的障礙物檢測與測量方法。

背景技術

目前，隨著科學技術的不斷發展，機器人技術逐漸成熟且趨于智能化。目前較為廣泛的應用有無人駕駛、掃地機器人、服務機器人以及巡檢機器人等。這些機器人的智能化離不開其對環境信息的感知，而障礙物檢測與測量是移動機器人環境感知領域的重要組成部分。

障礙物檢測與測量即機器人利用自身所搭載傳感器獲得環境信息。障礙物檢測與測量是移動機器人完成避障與路徑規劃的前提，也是移動機器人環境感知的基本目標。激光雷達作為障礙物檢測的常用傳感器，但其只能獲得環境的二維信息，難以使機器人準確探知三維環境；單目相機可以獲得較為豐富的環境信息，但其無法提供物體的尺度信息，而且容易受到機器人自身運動的影響。單一傳感器難以解決障礙物檢測與測量問題

對于室內移動機器人如何解決上述出現的問題，準確檢測障礙物與測量其尺寸成為移動機器人研究的熱點問題。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供一種基于激光雷達與單目相機的障礙物檢測與測量方法。

本發明提供一種基于激光雷達與單目相機的障礙物檢測與測量方法，包括以下步驟：

步驟1、對激光雷達與單目相機進行聯合標定，得到標定信息；

步驟2、通過所述單目相機獲取障礙物對應的第一圖像信息，利用訓練好的深度學習網絡模型對所述第一圖像信息進行目標檢測，得到障礙物位置信息；

步驟3、利用圖像分割算法對所述障礙物位置信息中的環境背景干擾信息進行去除，得到障礙物目標區域信息；

步驟4、利用邊緣檢測算法對所述障礙物目標區域信息進行輪廓提取，得到輪廓信息；對所述障礙物目標區域信息中的激光雷達點進行曲率計算，得到曲率信息；根據所述輪廓信息和所述曲率信息得到障礙物的測量面；

步驟5、基于所述標定信息和所述障礙物的測量面上的激光雷達數據，得到障礙物的尺寸信息。

優選的，所述標定信息包括所述單目相機的內參，以及所述激光雷達相對于所述單目相機的旋轉矩陣和位移矩陣；

所述步驟1包括以下子步驟：

步驟1.1、制作聯合標定板，所述聯合標定板包括黑白棋盤格；

步驟1.2、將所述聯合標定板置于所述單目相機與所述激光雷達的正前方，使所述單目相機能夠獲得所述黑白棋盤格的全貌，同時確保能有大于第一數量的激光雷達點擊中所述聯合標定板，并獲得擊中所述聯合標定板的激光雷達點的坐標信息；

步驟1.3、利用張正友標定法對所述單目相機進行標定，獲得所述單目相機的內參和聯合標定板的空間平面方程；

步驟1.4、根據所述聯合標定板的空間平面方程和所述擊中聯合標定板的激光雷達點的坐標信息，得到所述激光雷達相對于所述單目相機的旋轉矩陣和位移矩陣。