[發明專利]基于激光雷達點云數據的船岸距離計算方法及系統

在審

• 申請號: 202211067367.6
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115421150A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 徐馳騁;張婷;周航
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七一一研究所
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08;G06F17/10
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 黃威

本申請提供了一種基于激光雷達點云數據的船岸距離計算方法及系統，所述方法包括：采集步驟，通過激光雷達掃描并獲取目標岸線的第一點云數據；降噪步驟，對所述第一點云數據進行濾波降噪處理，得到第二點云數據；采樣步驟，對所述第二點云數據進行采樣處理，得到第三點云數據；計算步驟，對所述第三點云數據進行遍歷計算，得到所述第三點云數據中的各位置點與所述激光雷達之間的距離，取最小值作為船岸距離；所述系統采用上述的方法，并且包括采集模塊、降噪模塊、采樣模塊和計算模塊。本申請提供的船岸距離計算方法及系統具有方便快捷、準確性高的特點，能提高船舶的避碰能力。

技術領域

本申請涉及激光雷達測距技術領域，具體涉及一種基于激光雷達點云數據的船岸距離計算方法及系統。

背景技術

近年來，隨著船舶自動化水平的不斷提升，對船舶避碰能力的要求也不斷提高，船舶擁有優異的避碰能力主要依靠其對周圍環境的準確感知。

激光雷達可實時獲取200米左右范圍內環境的點云數據，現有技術中普遍通過激光雷達掃描獲取水域岸線的點云數據，進而構建水域岸線曲線，并以此來計算船舶與水域岸線之間的距離。而水域岸線往往具有較大的復雜性，使得構建水域岸線曲線的算法具有很高的復雜度，因而也要消耗較多的計算資源。

因此，為了能在降低算法復雜度的基礎上又能提高船岸距離計算的準確性，建立一種基于激光雷達點云數據的船岸距離計算方法對于船岸避碰預警而言尤為重要。

發明內容

本申請的目的在于提供一種基于激光雷達點云數據的船岸距離計算方法及系統，所述方法與所述系統具有運算結果準確性高、運算量小的特點，提高了船舶的避碰能力。

為達上述目的，本申請提供如下技術方案：

一種基于激光雷達點云數據的船岸距離計算方法，所述方法包括：

采集步驟，通過激光雷達掃描并獲取目標岸線的第一點云數據；

降噪步驟，對所述第一點云數據進行濾波降噪處理，得到第二點云數據；

采樣步驟，對所述第二點云數據進行采樣處理，得到第三點云數據；

計算步驟，對所述第三點云數據進行遍歷計算，得到所述第三點云數據中的各位置點與所述激光雷達之間的距離，取最小值作為船岸距離。

本申請的一些實施例中，所述采集步驟包括：

通過所述激光雷達掃描并獲取所述目標岸線的基于極坐標系的第零點云數據，以所述激光雷達所在的位置作為原點并建立直角坐標系，將所述第零點云數據轉換成基于所述直角坐標系的所述第一點云數據，轉換關系為：

x＝r*cos(w)*sin(a)

y＝r*cos(w)*con(a)

其中，x為所述直角坐標系中的橫坐標，y為所述直角坐標系中的縱坐標，r為各所述位置點與所述激光雷達之間的距離，w為所述激光雷達發射的激光在豎直方向上的偏轉角度，a為所述激光雷達發射的激光在水平方向上的偏轉角度。

本申請的一些實施例中，所述降噪步驟中，所述濾波降噪處理包括無效值濾除，所述無效值濾除包括：

根據位置約束刪除無效值，所述位置約束由所述激光雷達的有效探測范圍進行設定，所述無效值為所述第一點云數據中超出所述有效探測范圍的數據。

本申請的一些實施例中，所述濾波降噪處理包括離群點去除，所述離群點去除包括：

計算所述第一點云數據中每一所述位置點和與其對應的相鄰點之間的平均距離，通過高斯分布剔除所述平均距離中的離群點；

所述高斯分布具有全局距離均值和標準差，所述離群點為位于由所述全局距離均值與所述標準差定義的可信區間之外的所述位置點。