一种悬崖检测的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种悬崖检测的方法及装置，属于无人驾驶汽车感知技术领域，解决无人驾驶汽车在越野场景下的悬崖检测问题；方法包括，对获取激光雷达点云数据预处理得到有效激光雷达点云数据；采用滑窗方法，选取垂直角度相同有效激光雷达点云数据进行窗口特征数据提取，根据所述窗口特征数据在窗口滑动过程中的畸变特征，得到悬崖区域。本发明专利技术使用激光雷达点云数据，使悬崖检测距离更远，精度更高；采用滑窗方法判断悬崖区域，而不是根据单点的高度和距离特征，排除了杂点或者噪声点的干扰，使检测更加鲁棒和高效。

A Method and Device for Cliff Detection

【技术实现步骤摘要】
一种悬崖检测的方法及装置
本专利技术涉及无人驾驶汽车感知
，尤其是一种悬崖检测的方法及装置。
技术介绍
无人驾驶汽车，属于地面移动机器人。机器人的感知技术对地面移动机器人的导航和避障至关重要，尤其在越野场景下，道路环境恶劣。其中，悬崖障碍作为严格不可通行障碍物，必须提供正确稳定的检测，否则无人车很容易跌入悬崖造成损坏。目前，地面移动机器人的悬崖检测多是利用红外、超声波或红外与超声波结合，获得悬崖障碍的距离进而可以更精确的制动。这些技术主要适用于在相对较为规则的室内环境工作的低速移动机器人。而由于越野环境的复杂多变，以及无人车较快的行驶速度，对悬崖障碍的检测距离、检测精度、检测稳定性有更高的要求，使得以上方法不再适用于越野场景下悬崖检测。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种悬崖检测的方法及装置，解决无人驾驶汽车在越野场景下的悬崖检测问题，本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种悬崖检测的方法，包括；获取扫描悬崖得到的激光雷达点云数据，所述激光雷达点云数据中每个点的数据包括激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度以及激光反射强度；对所述激光雷达点云数据进行预处理，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据；采用滑窗方法，选取垂直角度相同、水平角度顺序排列的有效激光雷达点云数据进行窗口特征数据提取，得到包括车体坐标系下的窗口高度特征和距离特征在内的窗口特征数据；根据所述窗口特征数据在窗口滑动过程中的畸变特征，得到悬崖区域。进一步地，对所述激光雷达点云数据进行预处理，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据，包括：根据所述激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度，得到激光点在雷达坐标系下的坐标值；根据激光雷达坐标系到车体坐标系的转换矩阵，将激光点在雷达坐标系下的坐标值转换为车体坐标系下的激光雷达点云坐标数据；根据设定的无效数据判决条件，对车体坐标系下的激光雷达点云坐标数据进行滤波，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据。进一步地，所述设定的无效数据判决条件或为车体坐标系下激光点的z坐标即激光点的高度大于设定的高度阈值，或为激光点距离车体的距离大于设定的距离阈值，或为激光反射强度小于设定的强度阈值。进一步地，所述滑窗方法中的窗口长度固定，窗口内包括固定点数的点云数据，并以固定的滑动步长对垂直角度相同、水平角度顺序排列的有效激光雷达点云数据进行滑动。进一步地，所述窗口特征数据提取，包括：1)选取滑窗窗口内任一激光点作为基准点，以车体坐标系下该基准点的z坐标即基准点的高度值为基准高度；2)遍历滑窗窗口内的其他激光点，得到其他激光点的高度值与基准高度的高度差；若高度差小于高度差阈值，则将对应的激光点判断为窗口的内点，否则，判断为窗口的外点；并记录内点的个数；3)如果内点的个数大于设定的个数阈值，则以该基准高度为窗口高度特征，以所有内点的平均距离为窗口的距离特征，以所有内点的平均坐标为窗口的坐标特征，进行窗口特征数据提取；否则，返回1)重新选取基准点，再次进行窗口特征数据提取。进一步地，所述滑窗窗口包括长度相等的两个相邻窗口；以所述两个相邻窗口的高度特征的差值为滑窗的高度畸变特征，其中，以高度特征较大的为被减数；以两个相邻窗口的距离特征的比值为滑窗的距离畸变特征，其中距离特征较大的作为比值的分母。进一步地，在滑窗过程中，首先，将滑窗的高度畸变特征与高度畸变阈值进行比较；当高度畸变特征大于高度畸变阈值时，再将滑窗的距离畸变特征与距离畸变阈值进行比较；当距离畸变特征小于距离畸变阈值时，记录两个相邻窗口的坐标特征；以两个相邻窗口的坐标特征点为起、终点的连线区域为悬崖区域。进一步地，还包括将得到的所述悬崖区域投影到栅格地图，进行悬崖位置标注。进一步地，所述获取扫描悬崖得到的激光雷达点云数据，包括利用多线三维激光雷达采集获取；所述多线三维激光雷达安置于无人车顶部支架，激光雷达坐标系的坐标轴分别与车体坐标轴平行。一种悬崖检测装置，包括激光雷达和悬崖检测模块；所述激光雷达用于采集扫描悬崖得到的激光雷达点云数据；所述悬崖检测模块与所述激光雷达连接，接收所述激光雷达点云数据，采用上述任一种悬崖检测的方法对悬崖进行检测。本专利技术有益效果如下：使用激光雷达点云数据，使悬崖检测距离更远，精度更高；采用滑窗方法，根据窗口特征数据在窗口滑动过程中的高度和距离特征，判断悬崖区域，而不是根据单点的高度和距离特征，排除了杂点或者噪声点的干扰，使检测更加鲁棒和高效；将检测结果投影到栅格地图上，供无人驾驶汽车导航避障。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例中的悬崖检测方法流程图；图2为本专利技术实施例中的多线三维激光雷达安装位置示意图；图3为本专利技术实施例中的悬崖检测侧视示意图；图4为本专利技术实施例中的悬崖检测俯视示意图；图5为本专利技术实施例中的栅格地图示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。本实施例公开了一种悬崖检测的方法，可用于无人驾驶汽车在越野场景下的悬崖检测。如图1所示，方法包括；步骤S1、获取扫描悬崖得到的激光雷达点云数据，所述激光雷达点云数据中每个点的数据包括激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度以及激光反射强度。本实施例中的激光雷达点云数据通过多线三维激光雷达采集，多线三维激光雷达安装于无人车顶部支架，激光雷达坐标系的坐标轴分别与车体坐标轴平行。具体的，车体坐标系定义为：车体坐标系原点定义为经过车辆后轴中心铅垂线于地面交点，z轴经过原点垂直地面，向上为正方向，y轴经过原点与z轴垂直且与车身平行，由原点指向车头方向为正，x轴经过原点且同时垂直于y轴z轴，x、y、z轴方向符合右手定则。优选的，本实施例的激光雷达为32线三维激光雷达RS-LiDAR-32；其垂直扫描范围为-25°至15°，水平角度分辨率为0.18°，扫描范围为360°；RS-LiDAR-32通过32个激光发射组件快速旋转的同时发射高频率激光束对外界环境进行持续性的扫描，经过测距算法提供包括激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度数据及激光点照射物体后的激光反射强度数据。举例而言，如图2所示，RS-LiDAR-32水平安置于无人车顶部支架，在车体坐标系下坐标为(0m，1.8m，2.3m)，激光雷达坐标系的坐标轴分别与车体坐标轴平行。图2中，V代表无人车，L代表激光雷达，li(i＝1,2,3……32)代表各激光雷达线束。步骤S2、对所述激光雷达点云数据进行预处理，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据。具体包括：步骤S201、根据获取的激光雷达点云数据，计算每个激光点在雷达坐标系下的坐标值；激光雷达RS-LiDAR-32按照UDP协议发送激光雷达点云数据，通过点云数据提供的激光点距激光雷达距离r、雷达线的水平角度α和垂直角度β数据，可以得到在雷达坐标系中的坐标值Xl(xl,yl,zl)，其中：xl＝r*sinβ*sinα；yl＝r*sinβ*cosα；zl＝r*cosα。步骤S202、根据激光雷达坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬崖检测的方法，其特征在于，包括；获取扫描悬崖得到的激光雷达点云数据，所述激光雷达点云数据中每个点的数据包括激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度以及激光反射强度；对所述激光雷达点云数据进行预处理，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据；采用滑窗方法，选取垂直角度相同、水平角度顺序排列的有效激光雷达点云数据进行窗口特征数据提取，得到包括车体坐标系下的窗口高度特征和距离特征在内的窗口特征数据；根据所述窗口特征数据在窗口滑动过程中的畸变特征，得到悬崖区域。

【技术特征摘要】
1.一种悬崖检测的方法，其特征在于，包括；获取扫描悬崖得到的激光雷达点云数据，所述激光雷达点云数据中每个点的数据包括激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度以及激光反射强度；对所述激光雷达点云数据进行预处理，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据；采用滑窗方法，选取垂直角度相同、水平角度顺序排列的有效激光雷达点云数据进行窗口特征数据提取，得到包括车体坐标系下的窗口高度特征和距离特征在内的窗口特征数据；根据所述窗口特征数据在窗口滑动过程中的畸变特征，得到悬崖区域。2.根据权利要求1所述的悬崖检测的方法，其特征在于，对所述激光雷达点云数据进行预处理，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据，包括：根据所述激光点距激光雷达的距离、雷达线的水平角度和垂直角度，得到激光点在雷达坐标系下的坐标值；根据激光雷达坐标系到车体坐标系的转换矩阵，将激光点在雷达坐标系下的坐标值转换为车体坐标系下的激光雷达点云坐标数据；根据设定的无效数据判决条件，对车体坐标系下的激光雷达点云坐标数据进行滤波，滤除无效激光雷达点云数据，得到有效激光雷达点云数据。3.根据权利要求2所述的悬崖检测的方法，其特征在于，所述设定的无效数据判决条件或为车体坐标系下激光点的z坐标即激光点的高度大于设定的高度阈值，或为激光点距离车体的距离大于设定的距离阈值，或为激光反射强度小于设定的强度阈值。4.根据权利要求1所述的悬崖检测的方法，其特征在于，所述滑窗方法中的窗口长度固定，窗口内包括固定点数的点云数据，并以固定的滑动步长对垂直角度相同、水平角度顺序排列的有效激光雷达点云数据进行滑动。5.根据权利要求4所述的悬崖检测的方法，其特征在于，所述窗口特征数据提取，包括：1)选取滑窗窗口内任一激光点作为基准点，以车体坐标系下该基准点的z坐标即基准点的高度值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚建伟，张欣，熊光明，朱宝昌，齐建永，吴绍斌，
申请(专利权)人：北京理工大学，北理慧动北京科技有限公司，北理慧动常熟车辆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11