基于港口场景地面特性的点云地面分割方法及相关设备技术

本发明专利技术提供一种基于港口场景地面特性的点云地面分割方法及相关设备。方法包括：获取激光传感器采集的激光点云数据；在水平面方向上，将激光点云数据划分为多个栅格；对每个栅格中的激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤，地面激光点云数据识别步骤包括：对栅格中的激光点云数据进行平面拟合；响应于栅格中的激光点云数据拟合为平面，且符合地面特征，将栅格中拟合为平面的激光点云数据确定为地面激光点云数据；响应于栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者栅格中的激光点云数据不符合地面特征，调整栅格的尺寸，并再次对该栅格中激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤。本发明专利技术提高港口场景中的点云地面分割的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于港口场景地面特性的点云地面分割方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及激光雷达数据处理领域，尤其涉及一种基于港口场景地面特性的点云地面分割方法及相关设备。

技术介绍

[0002]激光雷达并不会区分周围的地面或其他障碍物，而是将他们一起输出为三维空间中的点，因此需要通过算法进行区分，以便后端做出正确的决策。
[0003]目前，地面分割方法有如下几种：
[0004]第一种，结合激光雷达发射器扫描特性，对点云进行编码，并通过相邻点特征差异来分割地面。例如，通过对机械激光雷达的每根线束的点逐个遍历，当发现邻近点高度差过大，则认为是障碍物而不是地面。然而，该方法仅针对机械扫描式激光雷达，且需要雷达安装角度有要求。对固态激光，或者激光需要垂直安装竖直扫描，则识别效果较差。
[0005]第二种，射线法。把周围空间按照角度和经向上分割成若干扇形区域，所有扇形的圆心即是激光雷达。而地面在每个扇形的侧视图视角，就是一条射线，由激光雷达射向无穷远处。在射线方向上由近及远，判断每个点与上一个地面点是否满足坡度和高度差阈值，来判断出该点是否为地面。然而，该方法存在链式效应，如若上一个点判断错误，之后的点也会出错，且必须顺序进行，不能并行计算，耗时严重。
[0006]第三种，通过其它传感器融合，如与摄像头融合，通过摄像头语义分割后与点云融合达到点云地面分割目的。然而，该方法依赖其他传感器，且对算法开发及系统算力需求都很高。
[0007]另外，上述方法还存在若干问题：1)只考虑点的特征，而没有对全局或局部内所有点的整体特征做提取，或提取的特征单一，不够灵活；2)激光标定结果会对地面识别效果影响很大。如果标定误差大，或运动过程中激光存在颠簸，则会大大增大分割失效的概率；3)都是针对单个激光的，而实际应用中，尤其在自动驾驶领域，同时使用多个激光已经成了常态。而多个激光就存在相互之间标定的误差，当将多个激光拼接后，不同激光看到同一处地面可能产生多层的地面结果，导致基于拼接借光的地面分割失效。
[0008]由此，如何减少激光标定对地面分割的影响，并提高特征提取的灵活性以及激光点云地面分割的准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于港口场景地面特性的点云地面分割方法、装置、电子设备、存储介质，以减少激光标定对地面分割的影响，并提高特征提取的灵活性以及激光点云地面分割的准确性。
[0010]根据本专利技术的一个方面，提供一种基于港口场景地面特性的点云地面分割方法，包括：
[0011]获取激光传感器采集的激光点云数据；
[0012]在水平面方向上，将所述激光点云数据划分为多个栅格；
[0013]对每个栅格中的激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤，所述地面激光点云数据识别步骤包括：
[0014]对所述栅格中的激光点云数据进行平面拟合；
[0015]响应于所述栅格中的激光点云数据拟合为平面，且符合地面特征，将所述栅格中拟合为平面的激光点云数据确定为地面激光点云数据；
[0016]响应于所述栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者所述栅格中的激光点云数据不符合地面特征，调整所述栅格的尺寸，并再次对该栅格中激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤。
[0017]在本申请的一些实施例中，响应于所述栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者所述栅格中的激光点云数据不符合地面特征，还包括：
[0018]查询对相邻栅格执行所述地面激光点云数据识别步骤的识别结果；
[0019]响应于所述相邻栅格具有地面激光点云数据，将所述栅格中与相邻栅格的地面激光点云数据位于同一平面的激光点云数据确定为准地面激光点云数据。
[0020]在本申请的一些实施例中，响应于所述栅格具有地面激光点云数据以及准地面激光点云数据，所述地面激光点云数据识别步骤还包括：
[0021]根据所述准地面激光点云数据调整所述地面激光点云数据。
[0022]在本申请的一些实施例中，所划分的多个栅格的尺寸相同。
[0023]在本申请的一些实施例中，所述在水平面方向上，将所述激光点云数据划分为多个栅格包括：
[0024]根据所述激光传感器所在车辆的车身宽度和/或路面宽度，确定所述栅格的初始尺寸。
[0025]在本申请的一些实施例中，所述调整所述栅格的尺寸包括：
[0026]将所述栅格的尺寸减小为原栅格的尺寸的四分之一。
[0027]在本申请的一些实施例中，还包括：
[0028]获取多个激光传感器采集的地面激光点云数据；
[0029]在多个激光传感器的共视区域，使多个激光传感器的地面激光点云数据对齐，以对所述多个激光传感器采集的激光点云数据进行误差校准。
[0030]根据本申请的又一方面，还提供一种基于港口场景地面特性的点云地面分割装置，包括：
[0031]激光点云获取模块，用于获取激光传感器采集的激光点云数据；
[0032]栅格划分模块，用于在水平面方向上，将所述激光点云数据划分为多个栅格；
[0033]地面识别模块，用于对每个栅格中的激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤，所述地面激光点云数据识别步骤包括：
[0034]对所述栅格中的激光点云数据进行平面拟合；
[0035]响应于所述栅格中的激光点云数据拟合为平面，且符合地面特征，将所述栅格中拟合为平面的激光点云数据确定为地面激光点云数据；
[0036]响应于所述栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者所述栅格中的激光点云数据不符合地面特征，调整所述栅格的尺寸，并再次对该栅格中激光点云数据执行地面激光
点云数据识别步骤。
[0037]根据本专利技术的又一方面，还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行如上所述的步骤。
[0038]根据本专利技术的又一方面，还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如上所述的步骤。
[0039]相比现有技术，本专利技术的优势在于：
[0040]通过在水平面方向上，将所述激光点云数据划分为多个栅格；对每个栅格中的激光点云数据进行平面拟合，当所述栅格中的激光点云数据拟合为平面，且符合地面特征，将所述栅格中拟合为平面的激光点云数据确定为地面激光点云数据；当所述栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者所述栅格中的激光点云数据不符合地面特征，调整所述栅格的尺寸，并再次对该栅格中激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤。由此，通过栅格化的方式减少激光标定对地面分割的影响，并提高特征提取的灵活性以及激光点云地面分割的准确性，尤其适用于港口场景中，地面具有不平整，或存在多个平面、曲面等特性(如上下坡道，或者存在坑洼地面等)，以能够保证不平整地面分割的准确性。
附图说明
[0041]通过参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于港口场景地面特性的点云地面分割方法，其特征在于，包括：获取激光传感器采集的激光点云数据；在水平面方向上，将所述激光点云数据划分为多个栅格；对每个栅格中的激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤，所述地面激光点云数据识别步骤包括：对所述栅格中的激光点云数据进行平面拟合；响应于所述栅格中的激光点云数据拟合为平面，且符合地面特征，将所述栅格中拟合为平面的激光点云数据确定为地面激光点云数据；响应于所述栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者所述栅格中的激光点云数据不符合地面特征，调整所述栅格的尺寸，并再次对该栅格中激光点云数据执行地面激光点云数据识别步骤。2.如权利要求1所述的基于港口场景地面特性的点云地面分割方法，其特征在于，响应于所述栅格中的激光点云数据未拟合为平面，或者所述栅格中的激光点云数据不符合地面特征，还包括：查询对相邻栅格执行所述地面激光点云数据识别步骤的识别结果；响应于所述相邻栅格具有地面激光点云数据，将所述栅格中与相邻栅格的地面激光点云数据位于同一平面的激光点云数据确定为准地面激光点云数据。3.如权利要求2所述的基于港口场景地面特性的点云地面分割方法，其特征在于，响应于所述栅格具有地面激光点云数据以及准地面激光点云数据，所述地面激光点云数据识别步骤还包括：根据所述准地面激光点云数据调整所述地面激光点云数据。4.如权利要求1所述的基于港口场景地面特性的点云地面分割方法，其特征在于，所划分的多个栅格的尺寸相同。5.如权利要求4所述的基于港口场景地面特性的点云地面分割方法，其特征在于，所述在水平面方向上，将所述激光点云数据划分为多个栅格包括：根据所述激光传感器所在车辆的车身宽度和/或路面宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，章嵘，饶兵兵，
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：