一种基于欧式聚类的多平面提取方法技术

本发明专利技术公开一种基于欧式聚类的多平面提取方法，可以适用于多种野外复杂环境。首先，针对树冠、隧道、矿洞等一类具有悬挂物的环境，提出基于欧式聚类的混合高度图方法。通过将映射到二维栅格中三维点云进行聚类，并利用混合高度图法区分地面点和悬挂物点，实现了对地面上方障碍物的准确检测和下方对应可通行区域的正确提取。除此之外，针对野外崎岖环境，本发明专利技术还提出了基于随机采样一致性的多平面提取方法。通过在gazebo虚拟仿真环境和真实校园环境中进行了实验验证。实验结果表明，本发明专利技术方法与已有算法相比在点云分割的精度和效率方面均有明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于欧式聚类的多平面提取方法
本专利技术属于点云分割和移动机器人可通行域提取的
，特别是涉及一种基于欧式聚类的多平面提取方法。
技术介绍
目前自主移动机器人[1]被广泛应用到各个领域中，其相关技术也成为研究热点。其中，环境感知技术是移动机器人实现自主导航的关键。户外机器人的应用领域包括无人驾驶汽车、勘测机器人、救援机器人等[2-4]，而正确的检测出周围环境中的障碍物，识别出机器人能够安全穿越的区域是此类机器人的一项最基本的要求。由于户外非结构化环境下的地形变化较大、障碍物形状不规则等原因，实现机器人的自主导航[5]具有复杂性。除了检测树木、石块、陡坡等常规障碍物以避免与它们碰撞外，陷坑、洞穴等更是增加了检测难度。这些都使得可通行区域的检测成为机器人导航的首要任务[2,6]。户外环境的非结构化特性要求机器人在三维空间中感知周围环境。近年来，多线三维激光扫描仪(如Velodyne)因其在获取距离数据方面的高速性和准确性而得到了广泛的应用。由于三维(three-dimensional，3D)距离扫描每帧返回的数据点数量庞大，而占用网本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于欧式聚类的多平面提取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)采用极坐标栅格表示地图；/n通过二维极坐标栅格将地图按如下方式进行划分：以机器人所在位置为中心、前进方向为起始边界线，按逆时针方向将地图均匀划分为m个扇形块，对于每一个扇形块s

【技术特征摘要】
1.一种基于欧式聚类的多平面提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用极坐标栅格表示地图；
通过二维极坐标栅格将地图按如下方式进行划分：以机器人所在位置为中心、前进方向为起始边界线，按逆时针方向将地图均匀划分为m个扇形块，对于每一个扇形块si，沿半径方向等间距划分为n个子块；将机器人上三维激光扫描仪得到的三维点云数据投影到二维极坐标栅格；
(2)遍历地图中的所有栅格，运用基于欧式聚类分割的混合高度图方法对栅格属性进行初步判断；具体如下：
当某一栅格的高度差小于给定阈值T1时，将该栅格中所有的点云都加入到准地面点集合中；如果栅格的高度差大于给定阈值T1，则判定对应栅格为不确定栅格；
通过欧式聚类分割方法对不确定栅格中的点云进行分组并计算每组中点云的高度平均值，并从各组点云中选取高度平均值最小的一组点云作为基准组，其他组作为比较组；然后，将各个比较组中点云高度最小的值与基准组中点云高度最大的值进行比较；如果所有比较组和基准组之间的高度差值均大于可通行间隙阈值T2，则将基准组中的点云加入到准地面点集合中，而将其余所有的比较组中的点云加入到障碍物点集合中；
(3)通过随机采样一致性的多平面提取方法对基于欧式聚类分割的混合高度图方法得到的准地面点进行再次滤波处理，具体如下：
(301)针对基于欧式聚类分割方法得到的准地面点，获取平面参数并建立平面模型如式(3)所示:
ax+by+cz+d＝0(3)
平面的法向量为：以机器人车体坐标系z轴方向的单位向量作为参考法向量；拟合平面的法向量与参考法向量之间的夹角θ小于最大坡度阈值θth；夹角θ的计算方式如式(4)所示：



(302)将基于欧式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪波，刘皓月，宋锐，方勇纯，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12