基于多线激光雷达的行驶区域检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法及装置，其中方法包括如下步骤：根据多线激光雷达的实际点云和多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定，基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物，计算障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离，根据检测距离确定基于当前行驶位置的有效行驶区域。采用本发明专利技术，可以在线束密集度不够时提高多线激光雷达对行驶区域检测的鲁棒性和检测精度。

Driving Area Detection Method and Device Based on Multi-Line Lidar

【技术实现步骤摘要】
基于多线激光雷达的行驶区域检测方法及装置
本专利技术涉及机器人自动控制
，尤其涉及一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法及装置。
技术介绍
在无人驾驶和室外机器人领域，可通行区域检测是一个很重要的问题，该项内容决定了载体能否在复杂的环境或未知区域内正常安全的行驶。目前已经有多种传感器和相关算法用于该领域，包括超声波雷达，毫米波雷达，激光雷达以及计算机视觉等。其中，超声波雷达最为便宜，但是其测量精度非常有限，并不能很好的用于检测路面的细节；毫米波雷达有很高的精度和鲁棒性，但是和超声雷达一样有一个缺点，就是观测的范围和角度非常有限；计算机视觉中主流的手段是利用发射的主动红外光源，观测物体的深度信息，但是受太阳光照影响，该手段不能很好的应用在室外的场景；纯计算机视觉依靠被动反射光源，在光线不足的时候，或者在遇到深色的障碍物的情况下更是毫无解决办法。多线激光雷达由于其高精度，以及适用于绝大部分场景，目前任是检测路面的主要手段。然而，多线激光雷达的造价相对高昂，而且线束越多越密集，成本就越昂贵。但是线束稀疏的激光雷达，比如16线激光雷达，根据目前的算法并不能有效的检测路面信息。另外传统的激光雷达点云处理的算法，都是基于载体坐标系进行处理的，而载体即便轻微的倾斜也会对检测结果带来很大的影响，如下图1所示，载体在刚加速的时候由于惯性会产生角度倾斜，而激光雷达观测的点云会被误判断为在地面以下。这种情况虽然可以使用IMU实时纠正数据来缓解，但是该手段对IMU的精度要求十分高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法及装置，通过对多线传感器和IMU之间进行位姿标定，在标定后根据标定参考点和实际点云的斜率检测障碍物，确定有效的行驶区域，可以在线束密集度不够时提高多线激光雷达对行驶区域检测的鲁棒性和检测精度。本专利技术实施例第一方面提供了一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法，可包括：根据多线激光雷达的实际点云和所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对所述多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定；基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物；计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离；根据所述检测距离确定基于当前行驶位置的有效行驶区域。进一步的，上述根据多线激光雷达的实际点云和所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对所述多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定，包括：根据所记录的多线激光雷达的高度和IMU读取的所述多线激光雷达的姿态角度信息，计算所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点；输出显示所述初始参考点在所述参考平面上形成的参考圆以及实际点云在实际路面上形成的实际圆；动态显示所述参考圆与所述实际圆之间的吻合程度；当所述参考圆与所述实际圆重合时，确定位姿标定成功。进一步的，上述基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物，包括：基于位姿标定后的IMU确定所述多线激光雷达相对于所述参考平面的标定参考点；根据两目标实际点云的斜率和对应的两标定参考点的斜率，确定所述两目标实际点云指示的目标路面是否存在障碍物。进一步的，上述根据两目标实际点云的斜率和对应的标定两参考点的斜率，确定所述两目标实际点云指示的目标路面是否存在障碍物，包括：根据两目标实际点云的坐标计算二者之间的实际斜率；确定所述两目标实际点云对应的两标定参考点，根据所述两标定参考点的坐标计算二者之间的参考斜率；当所述实际斜率与所述参考斜率的差值大于预设差值阈值时，确定所述两目标实际点云对应的目标路面存在障碍物。进一步的，上述方法还包括：当在行驶过程中检测到满足预设高度阈值的连续固定高度的障碍物时，确定所述障碍物为当前行驶区域的路肩。进一步的，上述计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离，包括：确定所述障碍物的实际中心坐标点的实际水平坐标；以所述实际水平坐标为基准，计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离。本专利技术实施例第二方面提供了一种基于多线激光雷达的行驶区域检测装置，可包括：位姿标定模块，用于根据多线激光雷达的实际点云和所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对所述多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定；障碍物检测模块，用于基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物；检测距离计算模块，用于计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离；有效区域确定模块，用于根据所述检测距离确定基于当前行驶位置的有效行驶区域。进一步的，上述位姿标定模块包括：初始坐标计算单元，用于根据所记录的多线激光雷达的高度和IMU读取的所述多线激光雷达的姿态角度信息，计算所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点；标定圆显示单元，用于输出显示所述初始参考点在所述参考平面上形成的参考圆以及实际点云在实际路面上形成的实际圆；标定动态显示单元，用于动态显示所述参考圆与所述实际圆之间的吻合程度；标定成功确认单元，用于当所述参考圆与所述实际圆重合时，确定位姿标定成功。进一步的，上述障碍物检测模块包括：标定坐标确定单元，用于基于位姿标定后的IMU确定所述多线激光雷达相对于所述参考平面的标定参考点；障碍物检测单元，用于根据两目标实际点云的斜率和对应的两标定参考点的斜率，确定所述两目标实际点云指示的目标路面是否存在障碍物。进一步的，上述障碍物检测单元包括：实际斜率计算子单元，用于根据两目标实际点云的坐标计算二者之间的实际斜率；参考斜率计算子单元，用于确定所述两目标实际点云对应的两标定参考点，根据所述两标定参考点的坐标计算二者之间的参考斜率；障碍物确定子单元，用于当所述实际斜率与所述参考斜率的差值大于预设差值阈值时，确定所述两目标实际点云对应的目标路面存在障碍物。进一步的，上述装置还包括：路肩确定模块，用于当在行驶过程中检测到满足预设高度阈值的连续固定高度的障碍物时，确定所述障碍物为当前行驶区域的路肩。进一步的，上述检测距离计算模块包括：水平坐标确定单元，用于确定所述障碍物的实际中心坐标点的实际水平坐标；检测距离计算单元，用于以所述实际水平坐标为基准，计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离。在本专利技术实施例中，通过对多线传感器和IMU之间进行位姿标定，在标定后根据参考点和实际点云的斜率检测障碍物，确定有效的行驶区域，在线束密集度不够时提高了多线激光雷达对行驶区域检测的鲁棒性和检测精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本专利技术实施例提供的一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的多线激光雷达激光束与设备间相对角度示意图；图3是本专利技术实施例提供的参考点几何解释示意图；图4是本专利技术实施例提供的位姿标定可视化效果示意图；图5是本专利技术实施例提供的斜率的计算与对比效果示意图；图6是本专利技术实施例提供的行驶区域确定效果示意图；图7是本专利技术实施例提供的基于多线激光雷达的行驶区域检测装置的结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的位姿标定模块的结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的障碍物检测模块的结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的障碍物检测单元的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法，其特征在于，包括：根据多线激光雷达的实际点云和所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对所述多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定；基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物；计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离；根据所述检测距离确定基于当前行驶位置的有效行驶区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于多线激光雷达的行驶区域检测方法，其特征在于，包括：根据多线激光雷达的实际点云和所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对所述多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定；基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物；计算所述障碍物距离同一水平线上的两边录肩的检测距离；根据所述检测距离确定基于当前行驶位置的有效行驶区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据多线激光雷达的实际点云和所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点，对所述多线激光雷达和IMU之间的相对位姿进行标定，包括：根据所记录的多线激光雷达的高度和IMU读取的所述多线激光雷达的姿态角度信息，计算所述多线激光雷达相对于参考平面的初始参考点；输出显示所述初始参考点在所述参考平面上形成的参考圆以及实际点云在实际路面上形成的实际圆；动态显示所述参考圆与所述实际圆之间的吻合程度；当所述参考圆与所述实际圆重合时，确定位姿标定成功。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于位姿标定后的IMU和多线激光雷达检测当前行驶区域内的障碍物，包括：基于位姿标定后的IMU确定所述多线激光雷达相对于所述参考平面的标定参考点；根据两目标实际点云的斜率和对应的两标定参考点的斜率，确定所述两目标实际点云指示的目标路面是否存在障碍物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据两目标实际点云的斜率和对应的标定两参考点的斜率，确定所述两目标实际点云指示的目标路面是否存在障碍物，包括：根据两目标实际点云的坐标计算二者之间的实际斜率；确定所述两目标实际点云对应的两标定参考点，根据所述两标定参考点的坐标计算二者之间的参考斜率；当所述实际斜率与所述参考斜率的差值大于预设差值阈值时，确定所述两目标实际点云对应的目标路面存在障碍物。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当在行驶过程中检测到满足预设高度阈值的连续固定高度的障碍物时，确定所述障碍物为当前行驶区域的路肩。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所...

【专利技术属性】
技术研发人员：支涛，安吉斯，
申请(专利权)人：北京云迹科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11