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专利号: 2019102024499
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,所述方法包括以下步骤:S1:建立三维点云数据和深度图之间的映射关系,从而将三维点云数据转化为前景深度图;

S2:计算深度图中每一列中相邻两点形成的角度值,遍历所有列,从而得到深度图所对应的角度矩阵;

S3:通过广度优先搜索算法遍历深度图,通过角度矩阵获取深度图中每个点的角度值,如果深度图上相邻两点的角度差值小于指定阈值,则将这两点标记为同一类型,从而找出深度图中属于地面的部分,根据三维点云数据和深度图之间的映射关系分离出地面点云数据;

其特征在于,

S4:基于深度图的改进密度聚类算法DBSCAN对非地面点云数据进行目标分割;从而分离出属于不同簇的点云目标。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,所述步骤S1包括:S101:将三维点云数据中任意数据点(x,y,z)通过转化公式转换为二维深度图的像素(r,c);

S102:遍历点云数据中所有数据点,按照步骤S101的转换公式转化为深度图下的像素点,若当前像素值已经存在,则保留两者中距离最小的像素值,从而最终生成深度图;

其中,转换公式表示为:

r、c对应表示二维深度图的像素坐标;d表示数据点到三维激光雷达的距离,x,y,z分别代表三维点云数据其x轴数值、y轴数值和z轴数值;v是激光雷达垂直角度分辨率,h是激光雷达水平角度分辨率。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,所述步骤S2包括:S201:逐列遍历深度图,并将遍历到的列作为当前列;

S202:以从下至上的方向遍历当前列,按照角度公式计算深度图中同一列相邻两个点A、B的角度值S203:遍历所有的列,生成与深度图相对应的角度矩阵;

其中,角度公式表示为:

其中, 表示深度图第c列中r-1与r行相邻两个点之间的角度值;AC和BC分别为以AB为斜边的两直角边;a、b分别对应表示为相邻点A、B的垂直角度值,Rr-1,c表示为第r-1行第c列的像素值,Rr,c表示为第r行第c列的像素值。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,所述步骤S3包括:S301:从深度图底部的像素点开始遍历,通过角度矩阵获取深度图对应位置上的角度值,获取对应位置上的角度值,如果该点的角度值小于45度,则标记为地面点,反之标记为非地面点;

S302:从S301标记的地面点向未标记的四周相邻点进行扩展,与相邻点之间的角度差值大小不超过指定阈值,则标记邻居点也为地面点,否则标记为非地面点;

S303:重复步骤S302,直到深度图中所有的点都已经标记完成,最终分离出所有被标记为地面点的点云数据,并去除被标记为地面点的点云数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,所述步骤S4包括:S401:遍历深度图中还未被标记的点云数据点,并判断其是否为核心点,若该点云数据点为核心点,则将核心点和及其邻居点标记为同一聚类簇;

S402:根据S401选取的核心点,搜索该核心点的邻域,检测邻域内与该核心点空间欧式距离小于自适应参数eps的数据点,取出作为扩展点,如果已经被标记为其他聚类簇,则跳过;

S403:从未被标记的扩展点出发,重复步骤S401,S402,直至最终对整个深度图的标记;

S404:根据最终对深度图的标记关系,分离出属于不同聚类簇的点云目标。

6.根据权利要求5所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,步骤S401中判断该点云数据点为核心点的方法包括:若某一点云数据点同时满足第一条件和第二条件,则表示该点为核心点;

第一条件:有MinPts个邻居点至该点云数据点的欧式距离,小于或等于自适应参数eps;

第二条件:有MinPts个邻居点至该点云数据点的角度距离,小于或等于角度距离阈值;

其中,MinPts表示DBSCAN算法中的参数,即最小样本数。

7.根据权利要求6所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,角度距离的计算方法包括:β=arctan(||d2×sinω||÷||d1-d2×cosω||);

其中,β表示角度距离;d2为点云数据点对应三维雷达扫描线的距离,d1为邻居点对应的三维雷达扫描线的距离;ω为两路扫描线在水平方向上的角度值。

8.根据权利要求6所述的一种基于深度图的三维激光雷达点云目标分割方法,其特征在于,自适应参数eps的计算方法包括:其中,L为聚类区域步长,ρ为聚类半径系数,(x,y,z)为该数据点在雷达坐标系下的三维坐标;x,y,z分别代表三维点云数据其x轴数值、y轴数值和z轴数值。