[發明專利]一種基于激光雷達的賽道中錐桶信息的提取方法及系統

有效

• 申請號: 202110911364.5
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113655498B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 汪洪波;米向東;花千禧;張惠迪;史根木;韓濤;許宇航;馮立釗
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01S17/931
• 分類號: G01S17/931;G01S7/48
• 代理公司: 合肥市澤信專利代理事務所(普通合伙) 34144
• 代理人: 方榮肖

本發明涉及一種基于激光雷達的賽道中錐桶信息的提取方法及系統。所述提取方法包括步驟：根據賽道中的錐桶位置將賽道區域分割成錐桶區域，以使所需錐桶均位于錐桶區域內；對錐桶區域進行水平校準，以使錐桶區域在雷達坐標系中保持水平；對錐桶區域的地面點云進行提取處理，得到非地面點云；對非地面點云進行半徑濾波處理，以濾除懸空點或無效點，得到精確點云；對精確點云進行聚類，濾除錐桶外的非地面點云，得到錐桶的位置信息。對錐桶點云進行重建優化，優化顯示效果；本發明通過過濾掉賽道區域內遠處無用的掃描點，同時過濾掉激光雷達附近噪點的干擾以及賽車本身發射導致的干擾點，從而能夠減少對掃描點的運算強度。

技術領域

本發明涉及智能車輛環境感知領域，特別是涉及一種基于激光雷達的賽道中錐桶信息的提取方法及系統。

背景技術

無人駕駛方程式賽車比賽的項目有四項，分別為直線加速、8字環繞、高速避障以及耐久測試。這需要考驗賽車的環境感知、導航定位、路徑規劃以及車輛控制的綜合能力。賽車在行駛時需要依據相機和激光雷達識別錐桶的位置和顏色信息，以便賽車能夠平穩、安全地通過賽道。

目前賽車在對賽道上的錐桶信息進行提取時存在不足，例如賽車在行駛時因其抖動導致識別的錐桶位置出現誤差，周圍障礙物的干擾會影響錐桶信息的提取準確率等，這些因素均會造成提取錐桶信息時產生一定的誤差。

發明內容

基于此，為了能夠解決傳統賽車難以精確提取賽道上的錐桶信息的技術問題，提供一種基于激光雷達的賽道中錐桶信息的提取方法及系統。

本發明采用以下技術方案實現：一種基于激光雷達的賽道中錐桶信息的提取方法，其用于提取賽道上的錐桶的位置信息，所述錐桶信息的提取方法包括步驟：

步驟S1，對賽道區域實時掃描，得到賽道點云，且對所述賽道點云根據不同賽場情況設定的截取范圍，截取一個錐桶區域；

步驟S2，對所述錐桶區域根據一個提取平面的平面方程進行水平校準，以使所述錐桶區域在雷達坐標系中保持水平；所述水平校準的方法包括以下步驟：

步驟S21，定義所述提取平面的平面方程：ax+by+cz+d＝0，其中，x、y、z分別是所述錐桶區域的x軸、y軸、z軸，a、b、c分別是x、y、z的法向量，d為所述提取平面相對于坐標原點的偏移量，所述坐標原點指所述提取平面所在的坐標系的原點；

步驟S22，對激光雷達坐標系中的豎直向量進行定義，將所述提取平面的法向量通過所述豎直向量進行旋轉，得到旋轉矩陣；

步驟S23，將所述旋轉矩陣通過點云旋轉函數應用到所述提取平面，完成所述錐桶區域的水平校準過程；

步驟S3，對所述錐桶區域內的點云進行過濾，分離所述錐桶區域內的點云中的地面點云和非地面點云；

步驟S4，對所述非地面點云進行半徑濾波處理，過濾所述非地面點云中的懸空點和無效點，得到精確點云；

步驟S5，通過聚類所述精確點云得到所述錐桶區域內的所有錐桶的位置信息；

其中，所述精確點云在聚類前或者后，對所述精確點云進行重建優化，優化顯示效果，所述重建優化的方法包括以下步驟：

步驟S61，將所述精確點云通過任意法線投影到一個與所述任意法線相對應的投影平面上，得到投影點云；

步驟S62，對所述投影點云作平面內的三角化處理，得到各個投影點之間的連接關系；

步驟S63，根據各個投影點之間的連接關系確定各原始三維點之間的拓撲連接關系，根據所述拓撲連接關系形成三角網格曲面，所得的三角網格曲面即為重建得到的曲面模型，優化顯示效果；其中，所述原始三維點指投影前的所述精確點云。