[發明專利]面向釀造環境的天車三維障礙物檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202210535181.2
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN114966742A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 劉國良;張慶徽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01S17/931
• 分類號: G01S17/931
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

本發明提供了一種面向釀造環境的天車三維障礙物檢測方法，在適應釀酒廠天車的同時構建了大范圍感知視野，對雙激光雷達點云數據進行融合和預處理操作，并提出了一種基于分區多段動態閾值的徑向有界最近鄰聚類算法，用于釀造環境三維障礙物檢測，解決了傳統方法存在的過分割、欠分割和不適用于雙激光雷達場景的問題，最終實現了釀造環境中三維障礙物的實時檢測。

技術領域

本發明涉及障礙物檢測技術領域，特別涉及一種面向釀造環境的天車三維障礙物檢測方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

天車在工業生產過程中的重要作用日益凸顯，天車是一種用于將物料從起始位置搬運到目標位置的特種運輸設備，它將工人從繁重的搬運裝卸勞動中解放了出來，促進了工業經濟的發展。

但是，目前釀造行業中的天車通常采用人工遙控的方式進行控制，自動化水平較低，并且釀造環境較為復雜，廠房內存在大量的生產設備，工人工作環境與天車作業環境相互重疊，工人在操作天車作業時需時刻觀察周圍環境，避免天車吊運貨物與生產設備或工人發生碰撞，整個過程完全依賴于工人經驗，這導致了天車作業效率低下，并且存在安全隱患。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種面向釀造環境的天車三維障礙物檢測方法及系統，在適應釀酒廠天車的同時構建了大范圍感知視野，對雙激光雷達點云數據進行融合和預處理操作，創新性的提出了一種基于分區多段動態閾值的徑向有界最近鄰聚類算法，用于釀造環境三維障礙物檢測，解決了傳統方法存在的過分割、欠分割和不適用于雙激光雷達場景的問題，實現了釀造環境中三維障礙物的實時準確檢測。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明第一方面提供了一種面向釀造環境的天車三維障礙物檢測方法。

一種面向釀造環境的天車三維障礙物檢測方法，包括以下過程：

獲取布置在傳感器支架上的第一三維激光雷達和第二三維激光雷達的點云數據；

對兩個三維激光雷達的點云數據進行點云融合，所述點云融合包括點云時間同步和點云拼接；

對融合后的點云數據進行預處理；

對預處理后的點云數據，根據改進的徑向有界最近鄰聚類算法進行三維障礙物檢測；

其中，改進的徑向有界最近鄰聚類算法中，以某個激光雷達的坐標系原點為圓心，在XOY平面作同心圓，X軸為垂直于地面的軸向,每間預設距離作圓，將XOY平面劃分為不同的段，其中D_i代表第i段區域內的點與原點在XOY平面上的投影距離，在段內使用該段最大同心圓半徑所對應的最大間隙作為該段徑向有界最近鄰聚類的閾值半徑。

作為可選的一種實現方式，兩個三維激光雷達布置在傳感器支架的對角線頂點位置，兩個三維激光雷達均水平安裝，激光線束在豎直方向上進行360度掃描，傳感器支架固定在天車的小車上，延伸至天車大車車身下方，傳感器支架寬度小于天車小車寬度，傳感器支架長度小于天車大車車身寬度。

作為可選的一種實現方式，第一三維激光雷達的點云為P₁，第一三維激光雷達的點云為P₂，融合后的點云數據P_u＝P₁+P′₂，其中，P′₂＝RP₂+t，R為旋轉矩陣，t為平移向量。

作為可選的一種實現方式，對融合后的點云數據進行預處理，包括：

進行感興趣區域提取和點云降采樣，通過半徑濾波的方式濾除離群點，通過設置高度閾值的方式濾除地面點。

作為可選的一種實現方式，改進的徑向有界最近鄰聚類算法中，定義分區函數：