激光雷达的地面点云过滤方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术提供了激光雷达的地面点云过滤方法、系统、设备及存储介质，该方法包括以下步骤：将激光雷达坐标系中各点映射到立体坐标系并编码获得点云集合，并基于立体坐标对各点进行结构化编码；至少基于当前点的两个领居点信息的线束索引、俯仰角索引和到激光雷达中心的间距索引对所述点云进行过滤；基于水平角索引的顺序查询当前点的上下领居点的信息进行过滤来区分环境点和地面点；校准到车体坐标系，通过圆柱坐标系编码滤波后的点云，基于领居点信息对点云再次进行过滤；基于先验信息去除车身产生的点云后，获得环境点云。本发明专利技术能够通过对点云结构化的编码，利用邻居点条件化查询来保留环境点，滤除点云中的地面点和噪声点，提升算法的效率。提升算法的效率。提升算法的效率。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达的地面点云过滤方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及AI视觉
，尤其涉及一种激光雷达的地面点云过滤方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着城市智能化进程的不断推进，各个场景下的无人驾驶技术逐渐兴起。而感知算法是支撑无人驾驶的关键技术之一，其目标是通过获得的传感器信息过滤抽取出有用的环境信息，从而能为下游任务提供有力的保障。如今激光雷达已经成为了无人驾驶领域配置的通用传感器，而如何有效的利用激光雷达观测的点云构建有用的环境信息，滤除地面和噪声是需要应对的难点问题。如果没有有效过滤与环境结构无关的点云信息，会对下游任务的性能产生很大影响，从而影响无人驾驶系统的整体性能。
[0003]激光雷达(英文：Laser Radar)，是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。它由激光发射机、光学接收机、转台和信息处理系统等组成，激光器将电脉冲变成光脉冲发射出去，光接收机再把从目标反射回来的光脉冲还原成电脉冲，送到显示器。虽然，激光雷达具有高精度、高分辨率的优势，同时具有建立周边3D模型的前景，然而其劣势在于对静止物体如隔离带的探测较弱且技术落地成本高昂。激光雷达可广泛应用于ADAS系统，例如自适应巡航控制(ACC)、前车碰撞警示(FCW)及自动紧急制动(AEB)。
[0004]目前的激光雷达，对于获得的点云数据中会包含路面、噪点或是车身噪点等等信息，将这样的点云数据直接输入点云识别模型来识别障碍物种类，则会大大增加无用的计算量，降低识别速度和准确性，从而影响行车安全性。
[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种激光雷达的地面点云过滤方法、系统、设备及存储介质。
[0006]需要说明的是，上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供激光雷达的地面点云过滤方法、系统、设备及存储介质，克服了现有技术的困难，能够通过对点云结构化的编码，利用邻居点条件化查询判断当前点是否为需要保留的环境点，从而滤除观测点云中的地面和噪声，本专利技术在保证滤波鲁棒性的同时提升了算法的效率，确保了算法的实时性。
[0008]本专利技术的实施例提供一种激光雷达的地面点云过滤方法，包括以下步骤：
[0009]将激光雷达坐标系中原始观测点云的各点映射到立体坐标系的立体坐标，并基于立体坐标对所述各点进行结构化编码；
[0010]至少基于第一当前点的两个领居点信息的线束索引、俯仰角索引和到所述激光雷达中心的间距索引对所述点云进行过滤，去除孤点；
[0011]基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同以及是否存在下领居点来区分点云中的环境点和地面点；
[0012]将过滤后的点云校准到车体坐标系，通过圆柱坐标系编码滤波后的点云，至少基于第二当前点的领居点信息对所述点云再次进行过滤，去除孤点；
[0013]基于先验信息去除车身产生的点云后，获得环境点云。
[0014]优选地，所述将激光雷达坐标系中原始观测点云的各点映射到立体坐标系的立体坐标，并基于立体坐标对所述各点进行结构化编码，包括：
[0015]将激光雷达坐标系中原始观测点云的各点映射到立体坐标系的立体坐标，所述立体坐标系的X轴、Y轴分别平行于水平面，Z轴垂直于水平面；
[0016]获得所述各点对应的激光线束在垂直方向的排列次序，依序对各点进行激光线束的线束索引编码；
[0017]获得所述各点到所述激光雷达中心的连线基于水平面的俯仰角，并根据水平面的俯仰角的数值排列次序，依序对各点进行俯仰角索引编码；
[0018]获得所述各点到所述激光雷达中心的间距。
[0019]优选地，所述获得所述各点到所述激光雷达中心的连线基于水平面的俯仰角，并根据水平面的俯仰角的数值排列次序，依序对各点进行俯仰角索引编码，还包括：
[0020]所述俯仰角
[0021]优选地，所述至少基于第一当前点的两个领居点信息的线束索引、俯仰角索引和到所述激光雷达中心的间距索引对所述点云进行过滤，去除孤点，包括：
[0022]遍历所述点云，基于所述俯仰角索引编码查询位于第一当前点的左右两点，判断第一当前点的间距分别与左右两点的间距之间的差值是否小于等于预设阈值，若是，则所述第一当前点为噪点，自所述点云中过滤，若否，则基于所述线束索引编码查询位于第一当前点的上下领居点，判断第一当前点的间距分别与上下领居点中的至少一个的间距是否相等，若是，则所述第一当前点为噪点，自所述点云中过滤，若否，则所述第一当前点被保留在所述点云中。
[0023]优选地，所述基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同以及是否存在下领居点来区分点云中的环境点和地面点，包括：
[0024]基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息；
[0025]当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同且没有下领居点，则所述第一当前点为环境点；
[0026]当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同且存在下领居点，则所述第一当前点为地面点。
[0027]优选地，所述基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，还包括：
[0028]所述水平角为h_angle＝(tan
‑1(y/x))/π*180，设水平角分辨率为α，angle_index
＝h_angle/α。
[0029]优选地，所述基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同以及是否存在下领居点来区分点云中的环境点和地面点之后、步骤将过滤后的点云校准到车体坐标系，通过圆柱坐标系编码滤波后的点云，至少基于第二当前点的领居点信息对所述点云再次进行过滤，去除孤点之前，包括：
[0030]对被保留在所述点云中的第一当前点基于俯仰角索引的左右领居点的标记进行滤波，当左右领居点的高度相同且都是地面点，则所述第一当前点更新为地面点；当上下领居点的高度相同且都是地面点，则所述第一当前点更新为地面点；当左右领居点都不是环境点，也不是地面点，则所述第一当前点更新为地面点。
[0031]优选地，所述对被保留在所述点云中的第一当前点基于俯仰角索引的左右领居点的标记进行滤波，当左右领居点的高度相同且都是地面点，则所述第一当前点更新为地面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，包括如下步骤：将激光雷达坐标系中原始观测点云的各点映射到立体坐标系的立体坐标，并基于立体坐标对所述各点进行结构化编码；至少基于第一当前点的两个领居点信息的线束索引、俯仰角索引和到所述激光雷达中心的间距索引对所述点云进行过滤，去除孤点；基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同以及是否存在下领居点来区分点云中的环境点和地面点；将过滤后的点云校准到车体坐标系，通过圆柱坐标系编码滤波后的点云，至少基于第二当前点的领居点信息对所述点云再次进行过滤，去除孤点；基于先验信息去除车身产生的点云后，获得环境点云。2.根据权利要求1所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述将激光雷达坐标系中原始观测点云的各点映射到立体坐标系的立体坐标，并基于立体坐标对所述各点进行结构化编码，包括：将激光雷达坐标系中原始观测点云的各点映射到立体坐标系的立体坐标，所述立体坐标系的X轴、Y轴分别平行于水平面，Z轴垂直于水平面；获得所述各点对应的激光线束在垂直方向的排列次序，依序对各点进行激光线束的线束索引编码；获得所述各点到所述激光雷达中心的连线基于水平面的俯仰角，并根据水平面的俯仰角的数值排列次序，依序对各点进行俯仰角索引编码；获得所述各点到所述激光雷达中心的间距。3.根据权利要求1所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述获得所述各点到所述激光雷达中心的连线基于水平面的俯仰角，并根据水平面的俯仰角的数值排列次序，依序对各点进行俯仰角索引编码，还包括：所述俯仰角4.根据权利要求1所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述至少基于第一当前点的两个领居点信息的线束索引、俯仰角索引和到所述激光雷达中心的间距索引对所述点云进行过滤，去除孤点，包括：遍历所述点云，基于所述俯仰角索引编码查询位于第一当前点的左右两点，判断第一当前点的间距分别与左右两点的间距之间的差值是否小于等于预设阈值，若是，则所述第一当前点为噪点，自所述点云中过滤，若否，则基于所述线束索引编码查询位于第一当前点的上下领居点，判断第一当前点的间距分别与上下领居点中的至少一个的间距是否相等，若是，则所述第一当前点为噪点，自所述点云中过滤，若否，则所述第一当前点被保留在所述点云中。5.根据权利要求4所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同以及是否存在下领居点来区分点云中的环境点和地面点，包括：
基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息；当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同且没有下领居点，则所述第一当前点为环境点；当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同且存在下领居点，则所述第一当前点为地面点。6.根据权利要求5所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，还包括：所述水平角为h_angle＝(tan
‑1(y/x))/π*180，设水平角分辨率为α，angle_index＝h_angle/α。7.根据权利要求3所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述基于水平角索引的顺序查询第一当前点的上下领居点的信息，当所述第一当前点满足所述第一当前点与上领居点的间距索引相同、高度不同以及是否存在下领居点来区分点云中的环境点和地面点之后、步骤将过滤后的点云校准到车体坐标系，通过圆柱坐标系编码滤波后的点云，至少基于第二当前点的领居点信息对所述点云再次进行过滤，去除孤点之前，包括：对被保留在所述点云中的第一当前点基于俯仰角索引的左右领居点的标记进行滤波，当左右领居点的高度相同且都是地面点，则所述第一当前点更新为地面点；当上下领居点的高度相同且都是地面点，则所述第一当前点更新为地面点；当左右领居点都不是环境点，也不是地面点，则所述第一当前点更新为地面点。8.根据权利要求5所述的激光雷达的地面点云过滤方法，其特征在于，所述对被保留在所述点云中的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭黎敏，顾荣琦，刘俊恺，
申请(专利权)人：上海西井信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：