[發(fā)明專利]一種無人靶車?yán)滓暼诤系闹鲃?dòng)目標(biāo)檢測(cè)與避障方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210005215.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN114578807A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曄;王睿;田嘉圓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華如科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02;G06N3/04;G06N3/08;G06T7/80
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32335
• 代理人: 裴素艷

本發(fā)明公開的無人靶車?yán)滓暼诤系闹鲃?dòng)目標(biāo)檢測(cè)與避障方法，包括：安裝單線激光雷達(dá)、單目相機(jī)，進(jìn)行單線激光雷達(dá)與單目相機(jī)的聯(lián)合標(biāo)定；獲取單線激光雷達(dá)的激光數(shù)據(jù)、單目相機(jī)的視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；根據(jù)預(yù)處理后的激光數(shù)據(jù)進(jìn)行激光目標(biāo)提取得到激光目標(biāo)集，對(duì)預(yù)處理的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別得到相機(jī)目標(biāo)集；采用相機(jī)目標(biāo)集對(duì)激光目標(biāo)集進(jìn)行雷達(dá)盲區(qū)補(bǔ)償，將激光目標(biāo)集與相機(jī)目標(biāo)集進(jìn)行目標(biāo)融合得到融合目標(biāo)數(shù)據(jù)集；基于新的融合目標(biāo)數(shù)據(jù)集進(jìn)行目標(biāo)跟蹤。本發(fā)明通過低成本的單線激光與單目相機(jī)，使用相機(jī)數(shù)據(jù)補(bǔ)償單線激光盲區(qū)的融合方案，解決無人靶車的目標(biāo)檢測(cè)與避障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人靶車避障技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人靶車?yán)滓暼诤系闹鲃?dòng)目標(biāo)檢測(cè)與避障方法。

背景技術(shù)

移動(dòng)射擊戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練是軍隊(duì)常見的訓(xùn)練科目，當(dāng)前大多數(shù)部隊(duì)會(huì)采用無人靶車進(jìn)行射擊訓(xùn)練。然而由于訓(xùn)練場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜，靶車在行進(jìn)過程中會(huì)有與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與參與人員發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)。

傳統(tǒng)使用攝像頭作為目標(biāo)檢測(cè)的傳感器時(shí)，雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是容易受到光照環(huán)境和安裝角度的影響，尤其是在運(yùn)動(dòng)環(huán)境中往往對(duì)于深度信息的處理存在偏差，導(dǎo)致在避障規(guī)劃中存在誤控的風(fēng)險(xiǎn)。

相對(duì)的在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域熱門的多線激光雷達(dá)雖然不易受到環(huán)境影響，但是其使用成本較高，對(duì)比視覺圖像來說分辨率低且對(duì)部分色段不敏感。對(duì)障礙目標(biāo)不能起到很好的分類識(shí)別。例如，在識(shí)別行進(jìn)軌跡上的草叢時(shí)，相機(jī)可以識(shí)別出此處為草叢，此時(shí)車輛決策可以正常通過而無需進(jìn)行避障控制。而激光雷達(dá)卻由于其分辨率較低，難以對(duì)草叢進(jìn)行分類識(shí)別，此時(shí)車輛會(huì)進(jìn)入避障規(guī)劃，從而進(jìn)行了不必要操作。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，綜合從成本，效率和安全性等角度出發(fā)，提供一種無人靶車?yán)滓暼诤系闹鲃?dòng)目標(biāo)檢測(cè)與避障方法，該方法同時(shí)使用單線激光雷達(dá)與單目相機(jī)兩種傳感器對(duì)環(huán)境目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)與分類識(shí)別，將圖像與空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，使用圖像彌補(bǔ)單線激光盲區(qū)，以期望提高無人靶車在運(yùn)動(dòng)環(huán)境下主動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與避障算法的魯棒性。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述無人靶車?yán)滓暼诤系闹鲃?dòng)目標(biāo)檢測(cè)與避障方法，包括如下步驟：S1：安裝單線激光雷達(dá)、單目相機(jī)，進(jìn)行單線激光雷達(dá)與單目相機(jī)的聯(lián)合標(biāo)定；S2：獲取單線激光雷達(dá)的激光數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理，獲取單目相機(jī)的視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理；S3：對(duì)預(yù)處理的激光數(shù)據(jù)進(jìn)行激光目標(biāo)提取獲得激光目標(biāo)集，對(duì)預(yù)處理的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行模式識(shí)別獲取相機(jī)目標(biāo)集；S4：采用相機(jī)目標(biāo)集對(duì)激光目標(biāo)集進(jìn)行雷達(dá)盲區(qū)補(bǔ)償，將激光目標(biāo)集與相機(jī)目標(biāo)集進(jìn)行目標(biāo)融合得到融合目標(biāo)數(shù)據(jù)集；S5：基于融合目標(biāo)數(shù)據(jù)集，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和預(yù)測(cè)，得到跟蹤目標(biāo)數(shù)據(jù)集；S6：建立全局地圖，采用實(shí)時(shí)的跟蹤目標(biāo)數(shù)據(jù)集更新地圖，分配目標(biāo)等級(jí)并根據(jù)目標(biāo)等級(jí)進(jìn)行避障決策。

進(jìn)一步完善上述技術(shù)方案，所述步驟S1包括：

S101：將單線激光雷達(dá)安裝在無人靶車頂部保證其掃描范圍大于350°且無遮擋，將單目相機(jī)安裝在無人靶車前側(cè)保證其拍攝范圍為無人靶車行進(jìn)方向；

S102：外部參數(shù)標(biāo)定時(shí)，以無人靶車底盤中心坐標(biāo)系為參考坐標(biāo)系W，通過安裝位置得出單線激光雷達(dá)外參數(shù)據(jù)L(R,t)以及單目相機(jī)外參數(shù)據(jù)C(R,t)，R、t分別代表旋轉(zhuǎn)縮放矩陣和平移矩陣；

S103：內(nèi)部參數(shù)標(biāo)定時(shí)，單線激光雷達(dá)的標(biāo)定采用兩種規(guī)格的標(biāo)定物體，在單線激光雷達(dá)的掃描平面選取移動(dòng)標(biāo)定物體，通過解析目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)Cloud_orig與標(biāo)定物體的真實(shí)位置數(shù)據(jù)Cloud_calib，獲取偏差補(bǔ)償矩陣L_c；通過單目相機(jī)的內(nèi)參標(biāo)定獲取相機(jī)內(nèi)參矩陣C_k與畸變系數(shù)矩陣C_d；