[發(fā)明專利]一種基于多維度點云特征的目標檢測與跟蹤方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210041471.1
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114419152A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設計）人: 張漫;季宇寒;李寒;李世超;曹如月;張振乾;苗艷龍
• 申請（專利權）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/246;G06T7/33;G06T7/11;G06T7/60;G06T7/62;G06T5/20
• 代理公司: 北京中安信知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬

1.一種基于多維度點云特征的目標檢測跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、融合數(shù)據(jù)采集；

在移動平臺上安裝配置數(shù)據(jù)采集設備，所述數(shù)據(jù)采集設備包括三維激光雷達、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)；通過三維激光雷達獲取環(huán)境點云信息，通過全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)獲取移動平臺的位置與航向信息，通過慣性導航系統(tǒng)獲取移動平臺的姿態(tài)信息；通過多傳感器時間同步使各數(shù)據(jù)采集設備采集的數(shù)據(jù)在相同的時隙內，保證數(shù)據(jù)的相關性；通過多坐標系空間配準對相同時隙內的點云數(shù)據(jù)進行坐標系轉換，得到大地坐標系下的融合點云數(shù)據(jù)；

S2、目標檢測；

通過目標分割將步驟S1獲得的融合點云數(shù)據(jù)劃分成若干相互獨立的點云團簇；并對各點云團簇進行包圍盒擬合，獲得貼合點云團簇的最小包圍；對最小包圍內的點云團簇進行特征提取，獲取點云團簇的多維度點云特征；

基于多維度點云特征中的分類特征篩選出跟蹤目標和非跟蹤目標，并將跟蹤目標進一步劃分為具體的類別；

S3、目標跟蹤；

根據(jù)跟蹤目標的類別構造其形態(tài)學模型，通過交互式多模型確定其運動學模型，根據(jù)運動學模型選擇對應的跟蹤器預測目標狀態(tài)；設計多級感興趣區(qū)域，利用數(shù)據(jù)關聯(lián)對跟蹤區(qū)域中目標檢測值與濾波器預測值進行匹配；通過跟蹤狀態(tài)機對目標跟蹤標志進行管理；基于大地坐標系，判定目標動靜態(tài)屬性，并估計動態(tài)目標運動矢量；

S4、環(huán)境地圖生成；

根據(jù)移動平臺和環(huán)境的具體情況，確定環(huán)境地圖要素，將不同避障級別中的目標分別表示，最終輸出矩陣形式的柵格環(huán)境地圖，并通過位圖形式進行直觀可視化。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于多維度點云特征的目標檢測跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S1中，多傳感器時間同步為選擇硬件同步或軟件同步方式將三維激光雷達、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集流程規(guī)范到統(tǒng)一的采集時隙中，確保每個采集時隙內三維激光雷達、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)按照設計好的時序進行數(shù)據(jù)采集，獲得時間相關度高的多傳感器數(shù)據(jù)；

所述硬件同步方式為同步信號發(fā)生設備通過物理連接向三維激光雷達、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)發(fā)送采集觸發(fā)信號，三維激光雷達、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)收到觸發(fā)信號后同時采集；

所述軟件同步方式為采集軟件通過讀取采集終端自身硬件時鐘或指令延時，結合數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，控制時隙內三維激光雷達、全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)和慣性導航系統(tǒng)的采集流程，實現(xiàn)時間同步；

所述多坐標系空間配準為通過剛體變換將三維激光雷達數(shù)據(jù)對應的傳感器坐標系、慣性導航系統(tǒng)數(shù)據(jù)對應的車體坐標系和全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)對應的大地坐標系進行統(tǒng)一，各坐標系之間的變換矩陣通過設備安裝的位置和移動平臺相對參考原點的位置獲得。