标识透明和/或镜平面候选对象的计算机实现方法和使用其的UAV技术

本公开涉及标识透明和/或镜平面候选对象的计算机实现方法和使用其的UAV，尤其涉及一种根据由发射测距光脉冲的激光扫描器对环境进行扫描而得到的测量数据来标识透明和/或镜面反射平面候选对象的计算机实现方法。面反射平面候选对象的计算机实现方法。面反射平面候选对象的计算机实现方法。

【技术实现步骤摘要】
标识透明和/或镜平面候选对象的计算机实现方法和使用其的UAV


[0001]本专利技术涉及一种根据由发射测距光脉冲的激光扫描器对环境进行扫描而得到的测量数据来标识透明或镜面反射平面候选对象的计算机实现方法。本专利技术还涉及一种使用该方法来支持其自主导航功能的无人机(UAV)。

技术介绍

[0002]在许多应用中使用激光扫描器来通过捕获点云将环境数字化。在许多应用中，这是通过使用具有由至少一个测距光脉冲形成的测距光束的激光测距单元(激光测距仪、激光雷达、LIDAR)来完成的。测距光束被移动和/或偏转以对环境进行扫描，例如利用绕两个扫描轴移动和/或偏转测距光束的光束指向单元。由此，可以测量环境的点。测量通常涉及通过测量到点的距离和方向来测量该点的坐标，但也可以涉及测量点相关强度或其他点相关测量参数。基于记录的坐标数据、距离数据、方向数据、强度数据等确定的测量点(例如，坐标、距离、方向、强度等)可以以包括测量点(例如，坐标、距离、方向、强度等和/或坐标数据、距离数据、方向数据、强度数据等)的点云的形式存储。
[0003]例如在WO 2013/113759、US 2014/063489、EP 1 890 168等中公开了示例性激光扫描器。
[0004]与对环境进行激光扫描相关的一个问题是，并非所有表面/平面都可以同样良好地测量。激光扫描器(特别是红外激光扫描器)通常在测量透明和/或反射/镜面反射表面/平面时存在问题。通常，这些种类的表面/平面本身不会被检测到，而是测量光束会在该表面/平面上被反射或穿过该表面/平面，这会导致错误的距离测量结果和点云中的错误的测量点。这些错误的测量点通常需要被去除，这主要是人工完成的，例如通过手动管理捕获的点云。最近，有人建议(至少部分地)通过复杂和计算量大的后处理算法来帮助人工去除错误的测量点。
[0005]在地形LiDAR的不同
中，如EP 1 832 897或EP 3 438 699中所公开的，测量环境的地形点。其中，建议使用捕获的返回信号波形，而不是单个离散反射数据，以在点云的后处理期间从地面辨别植被。这种地形LiDAR设备通常沿着远离地面的计划路径飞行，同时测量光束沿着基本上与路径正交的线旋转。
[0006]波形捕获提供了附加信息，但仍然带来并留下模糊性，因为可以以许多不同方式解释波形。为了可靠地解释波形，通常至少需要对预期的地形有一些预先了解。
[0007]因此，一个目的是通过实现对反射/镜面反射和/或透明表面/平面的改善标识，通过实现可能存在反射/镜面反射和/或透明表面/平面的平面候选对象的标识来改善激光扫描应用。
[0008]另一目的是改善与从移动的载具(特别是从诸如无人机(UAV)或无人驾驶地面车辆(UGV)的无人驾驶载具)对环境进行扫描有关的激光扫描应用，在这些应用中，激光扫描器在扫描期间相对于被扫描的环境移动。
[0009]对反射/镜面反射和/或透明表面/平面的改善标识可以例如支持并由此改善UAV的防撞系统，因为可以避免与环境中的玻璃窗、店面或其他透明或反射/镜面反射表面/平面的碰撞。这对于例如用于测量或检查建筑物以辅助激光扫描的无人机以及对于在具有玻璃和/或反射/镜面反射表面的环境中飞行的通用无人机的导航而言可能很重要。
[0010]对反射/镜面反射和/或透明表面/平面的改善标识可以例如实现包括反射/镜面反射和/或透明表面/平面(例如窗户、玻璃门、玻璃墙、镜子等)的建筑物或房间的改善数字化。因此，该改善涉及实现反射/镜面反射和/或透明表面/平面的正确表示/测量。

技术实现思路

[0011]本专利技术涉及一种根据由发射测距光脉冲的激光扫描器(特别是移动激光扫描器)对环境进行扫描而得到的测量数据来标识透明和/或镜面反射平面候选对象的计算机实现方法，所述方法包括以下步骤：提供用于生成表示环境的点云的测量数据；以及基于所述测量数据标识透明或镜面反射平面候选对象，其中，测量数据是通过以下步骤获得的：针对(特别是针对每个)发射的测距光脉冲，记录因对所述发射的测距光脉冲的反向散射部分进行检测得到的接收信号的时间特性；识别所述接收信号的所述时间特性中的回波脉冲；以及将以下项指配给每个识别出的回波脉冲(特别是独立于识别出的回波脉冲特性)：强度信息、距离信息、指示所述发射的测距光脉冲的发射方向的角度信息、以及指示所述激光扫描器(特别是移动激光扫描器)的位置和/或取向的扫描器位姿信息；在空间上将所识别出的回波脉冲彼此关联成空间回波脉冲排布；识别所述空间回波脉冲排布内的在空间上关联的回波脉冲的圆形累积图案，所述圆形累积图案是具有圆周形状边缘区域的近圆形形状；以及将识别所述圆形累积图案用作标识透明和/或镜面反射平面候选对象的指示符。
[0012]透明平面候选对象涉及环境中的可能是或可能包括透明平面/表面的对象。透明平面是对于测距光脉冲基本上透明的透明平面/表面。如果满足特定情况，这种透明平面/表面通常能够反射至少部分测距光脉冲。这种特定情况通常与测距光脉冲撞击在透明平面/表面上的入射角相关。透明平面可以是或可以包括例如玻璃窗、玻璃门、玻璃墙等。
[0013]镜面反射平面候选对象涉及环境中的可能是或可能包括镜面反射平面/表面的对象。镜面反射平面是对测距光脉冲进行反射的镜面反射平面/表面。这种镜面反射平面/表面通常能够基本上完全地反射测距光脉冲。由此，对测距光脉冲进行反射不需要与入射角相关的特定情况。镜面反射平面可以是或可以包括例如玻璃镜、金属镜、抛光表面、金属表面等。
[0014]测距光脉冲涉及测距光的脉冲，其中，通过以受时间限制的量发射测距光来形成该测距光脉冲。激光扫描器使用测距光脉冲来确定到环境中各点的距离。
[0015]发射的测距光脉冲通常被扫描的环境中的对象/表面/平面反射。被反向散射到激光扫描器的反射测距光脉冲的部分可以在被激光扫描器检测时形成接收信号。这种接收信号的时间特性与接收信号随时间的演变相关。
[0016]接收信号的时间特性可以通过曲线/曲线图/标绘图来呈现，该曲线/曲线图/标绘图例如通过以时间为自变量且接收信号为因变量的函数的函数标绘来示出接收信号随时间的演变。接收信号的时间特性可以包括一个或更多个回波脉冲。回波脉冲将在曲线/曲线图/标绘图中被识别为脉冲/峰形部分。在曲线/曲线图/标绘图的脉冲/峰形部分中，接收信
号大多从地面信号(ground signal)中脱颖而出。
[0017]回波脉冲可以具有回波脉冲特性，其涉及例如脉冲的峰值、脉冲宽度、脉冲形状等。
[0018]强度信息通常涉及发射的测距光脉冲的反向散射部分的强度。强度信息可以涉及例如回波脉冲的峰值，其中，接收信号与发射的测距光脉冲的反向散射部分的强度成比例。
[0019]距离信息通常涉及到环境中的如下这样的点的距离：发射的测距光脉冲的部分从该点被反向散射。距离信息可以与检测到回波脉冲的时间点相关。
[0020]角度信息通常涉及第一平面中的第一角度和第二平面中的第二角度，其中，第一平面和第二平面基本上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种根据由发射测距光脉冲的激光扫描器(3)对环境(2)进行扫描而得到的测量数据来标识透明和/或镜面反射平面候选对象(1)的计算机实现方法，所述计算机实现方法包括以下步骤：
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提供用于生成表示所述环境的点云的测量数据，以及
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基于所述测量数据来标识透明或镜面反射平面候选对象(1)，其特征在于，
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测量数据是通过以下步骤获得的：
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针对发射的测距光脉冲，记录因对所述发射的测距光脉冲的反向散射部分进行检测而得到的接收信号(4、4'、4”)的时间特性，
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识别所述接收信号(4)的所述时间特性中的回波脉冲(5、5'、5”')，以及
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将以下项指配给每个识别出的回波脉冲(5、5'、5”')，特别是独立于识别出的回波脉冲特性将以下项指配给每个识别出的回波脉冲(5、5'、5”')，
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强度信息，
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距离信息，
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角度信息，该角度信息指示所述发射的测距光脉冲的发射方向(13)，以及
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扫描器位姿信息，该扫描器位姿信息指示所述激光扫描器(3)的位置和/或取向，
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在空间上将所识别出的回波脉冲彼此关联成空间回波脉冲排布(6)，
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识别所述空间回波脉冲排布(6)内的在空间上关联的回波脉冲的圆形累积图案(7、7'、7”、7”')，所述圆形累积图案(7、7'、7”、7”')是具有圆周形状边缘区域(8、8'、8”、8”')的近圆形形状，以及
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将识别所述圆形累积图案(7、7'、7”、7”')用作标识透明和/或镜面反射平面候选对象(1)的指示符。2.根据权利要求1所述的计算机实现方法，其特征在于，
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基于与所述扫描器位姿相关的预定义标准，将识别出的回波脉冲指配给识别出的回波脉冲的集合，以及
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在空间上将所述集合中的识别出的回波脉冲彼此关联。3.根据权利要求1或2所述的计算机实现方法，其特征在于，
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为每个识别出的回波脉冲指配标识标记，
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基于与所述标识标记相关的预定义标准，将识别出的回波脉冲指配给识别出的回波脉冲的集合，以及
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在空间上将所述集合中的识别出的回波脉冲彼此关联。4.根据权利要求3所述的计算机实现方法，其特征在于，所述标识标记是时间戳。5.根据权利要求1至4中任一项所述的计算机实现方法，其特征在于，
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提供指配给所述圆形累积图案的所识别出的回波脉冲的所述强度信息的空间分布，
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识别沿径向向外方向(10、10'、10”、10
””
)的、越过所述圆形累积图案的所述圆周形状边缘区域的强度衰减(9、9'、9”)，以及
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将识别所述强度衰减(9、9'、9”、9”')用作标识透明和/或镜面反射平面候选对象的另一指示符。6.根据权利要求1至5中任一项所述的计算机实现方法，其特征在于，基于指...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：海克斯康地球系统服务公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：