本发明专利技术涉及一种用于重建机动车辆(10)的环境(14)中的地面(19)的表面拓扑的方法，其中该重建基于至少一个LIDAR传感器(15)的扫描数据(16)。定义虚拟水平网格(26)，以用于将环境(14)划分为不同的网格单元(29)。在每个网格单元(29)中，根据相应网格单元(29)中包含的那些测量点(25)的坐标来定义局部方块(31)。基于将至少一个网格单元(29)的相应局部方块(31)识别为地面(19)方块的参考表面数据来将每个单独的网格单元(29)的相应局部方块(31)识别为属于地面(19)。对于至少一些网格单元，将该网格单元(29)中的测量点(25)的相应高度值(53)重新计算为相应测量点(25)在地面以上的竖直距离(19)，因为高度值是由识别的地面(19)方块定义的。定义的。定义的。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于重建机动车辆环境中的地面的表面拓扑的方法和处理单元以及包括这种处理单元的机动车辆
[0001]本专利技术涉及一种用于重建机动车辆周围或环境中的地面的表面拓扑的方法和处理单元。本专利技术还提供了一种具有这种处理单元的机动车辆。
技术介绍
[0002]对于自动行驶功能，地面重建是一项关键的感知任务，可用于许多相关任务，例如物体检测、车道检测、地图绘制和规划。例如，在移动机器人应用中，用于障碍物检测和映射的常见流程是使用LIDAR扫描来测量3D环境并估算物体距地面的高度。在地面不平坦的环境中，远离机器人任意点的高度估算并不重要，因为LIDAR测量是从机器人的参考点进行的。了解地面对于轨迹规划和地图绘制也很有用。
[0003]该任务不仅与移动机器人相关，而且与车辆相关，例如自动行驶车辆，例如乘用车或卡车。
[0004]F.Moosmann等人建议将局部凸性标准应用于LIDAR数据以识别方块，即可以假定为处于地面水平的段(F.Moosmann、0.Pink和C.Stiller。使用局部凸性标准分割不平坦城市环境中的3D LIDAR。IEEE智能车辆研讨会，第215
‑
220页，2009年)。
[0005]B.Douillard等人将分割算法应用于LIDAR传感器生成的点云，以识别地面部分(Douillard,B.；Underwood,J.；Kuntz,N.；Vlaskine,V.；Quadros,A.；Morton,P.；Frenkel,A.。关于3D LIDAR点云的分割。IEEE国际机器人与自动化会议(ICRA)会议记录，中国上海，2011年5月9日至13日；第8页)。
[0006]文献US 10 444 759 B2描述了基于体素的地平面估算的概念。使用竖直堆叠的体素可能存在的缺点，用于估算地平面的竖直分辨率取决于体素的高度，因此更高的竖直分辨率需要更多的体素(每个体素具有更小的高度)，这进而导致更高的计算负荷。
[0007]事实证明，在用于地面重建的检测算法中包含先验知识是有益的。然而，可能很难将这种先验知识正确地应用于可用的传感器数据。
技术实现思路
[0008]本专利技术的一个目的是基于车辆中的LIDAR测量数据或扫描数据重建地面几何形状。
[0009]该目的通过独立权利要求的主题来实现。在以下描述、从属权利要求和附图中详细说明本专利技术的方便且重要的进一步实施例的有利开发。
[0010]本专利技术提供了一种用于重建机动车辆环境中的地面的表面形貌或表面拓扑的方法。重建基于至少一个LIDAR传感器的测量数据或扫描数据，其中扫描数据描述环境的测量点。每个测量点都可以描述发生反射的点的三维坐标。坐标可以在传感器的坐标系中定义。
[0011]根据该方法，处理单元执行以下步骤：
[0012]‑
定义虚拟水平网格，用于将环境划分为不同的网格单元；
[0013]‑
在每个网格单元中，使用预定义的方块拟合方法根据相应网格单元中包含的那些测量点的坐标来定义局部方块或局部平面；
[0014]‑
基于预定义的区域生长方法来将每个单独的网格单元的相应局部方块分类为属于地面，所述区域生长方法基于将(至少一个网格单元的)至少一个局部方块标识为属于地面的地面方块的参考表面数据而开始，其中所述区域生长方法将至少一个额外的局部方块识别为地面方块；
[0015]‑
对于一个或一些或每个网格单元，将该相应网格单元中的测量点的相应高度值重新计算为相应测量点在地面以上的竖直距离或高度，因为高度值是由识别出的地面方块定义的。
[0016]水平网格将环境体积细分为在水平方向(x方向和y方向)上界定的体积元素。这些体积元素在竖直方向(z方向)是开放的或无限的。这种形状的体积元素也称为“柱状像素”，指的是直立的柱或柱状像素。柱状像素在下文中称为“网格单元”。测量点各自都位于这些网格单元之一中。
[0017]基于相应网格单元的这些测量点，在每个网格单元中定义相应的局部方块，其中这样的方块是平面或表面元素的一部分，其高度值或z坐标由该网格单元中相应测量点的z坐标确定。例如，所述用于确定该z坐标的拟合方法可以包括计算该网格单元中的测量点的z坐标的平均值。
[0018]请注意，在那些主要包含源自真实地面本身反射的测量点(即街道水平的测量点，例如街道的混凝土表面)的网格单元中，得到的局部方块定义了地面。
[0019]然后，如果至少一个这样的局部方块被识别为在地面上，则从这样的地面方块开始，通过比较，其他局部方块可以被识别为具有相似的z坐标值，因此它们也是地面方块。为了最初将局部方块之一识别为地面方块，可以以参考表面数据的形式提供先验知识。从该初始地面方块起，区域生长方法可以识别额外的地面方块。
[0020]所有那些被识别为地面方块的局部方块描述了地面的形貌，即地面的形状。在地面方块之间，外插允许描述不包含地面方块的此类网格单元中的地面形貌。
[0021]一旦地面的形貌被重建，测量点的z坐标就可以由它们各自的高度值来表示，该高度值描述了重建的地面上方相应测量点的高度。
[0022]本专利技术提供的优点是，即使使用未校准(例如由于LIDAR传感器相对于车身的旋转偏移)的LIDAR传感器，也可以基于其测量点来重建地面的形貌，即使这些测量点不再符合传感器坐标系的标定。
[0023]使用定义柱或柱状像素的水平网格避免了需要使用体素作为基本数据结构。从理论上讲，每个柱状像素的高度都是无限的。这是通过仅定义水平2D网格来实现的。这意味着拟合过程在单元格中只需要每个单元格发生一次，而不是N次(每个xy单元格、即水平单元格N个体素)。
[0024]这是有好处的，主要是计算。对于多个道路层次，该方法适用于最低层次(因为在出现模糊的情况下，它会偏向于在z轴上更靠近车辆)。当连接的单元(不是体素)被确定时，这足以供下游使用。
[0025]另一个有利的概念是可能使用最大z位移。而且，RANSAC可以与包含高度的特殊损失函数一起使用也提供了一个优点，因为数据是针对整个单元的，而不是单个体素(后者可
能相当“嘈杂”)。
[0026]可能产生的另一个算法优势是没有单独的体素与地面相关联(该体素中的点因此在地面)。相反，该方法可以将原始LIDAR点与地面相关联。首先可以重建地面的表面拓扑，然后根据该拓扑，可以参考原始点云(LIDAR测量点)来确定什么是表面点。
[0027]本专利技术还包括提供具备另外的技术优势的特征的实施例。
[0028]一个实施例包括，预定义的方块拟合方法基于网格单元中包含的测量点的z值的最小均方拟合。附加地或替代地，方块拟合方法基于RANSAC算法。RANSAC算法甚至允许基于测量点来定义相应局部方块的法向向量。关于RANSAC算法的实施细节在现有技术中是可获得的。
[0029]如同上面已经解释的那样，先验知识优选用于识别至少一个初始地面方块。一个实施例包括所述参本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于重建机动车辆(10)的环境(14)中的地面(19)的表面拓扑的方法，其中，所述重建基于至少一个LIDAR传感器(15)的扫描数据(16)，并且其中所述扫描数据(16)描述了所述环境(14)的测量点(25)，并且其中处理单元(17)执行以下步骤：
‑
定义虚拟水平网格(26)，用于将环境(14)划分为不同的网格单元；
‑
在每个网格单元(29)中，使用预定义的方块拟合方法根据相应网格单元(29)中包含的那些测量点(25)的坐标来定义局部方块(31)；
‑
基于预定义的区域生长方法(38)来将每个单独的网格单元(29)的相应局部方块(31)分类为属于地面(19)，所述区域生长方法(38)基于将至少一个网格单元的相应局部方块(31)标识为属于地面(19)的地面(19)方块并且将至少又一个局部方块(31)识别为地面(19)方块的参考表面数据(35)而开始；
‑
对于一个或一些或每个网格单元(29)，将相应网格单元(29)中的测量点(25)的相应高度值(53)重新计算为相应测量点(25)在地面(19)以上的竖直距离，因为高度值是由识别出的地面(19)方块定义的。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定义的方块拟合方法(34)基于所述网格单元中包含的测量点(25)的z值的最小均方拟合，和/或，所述预定义的方块拟合方法(34)基于RANSAC算法。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述参考表面数据(35)将车辆所在的局部方块(31)标识为地面(19)方块，和/或，所述参考表面数据(35))将紧接在所述车辆前方的局部方块(31)识别为地面(19)方块。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定义的区域生长方法(38)包括高度标准，该高度标准规定，如果与地面(19)方块相邻或与地面(19)方块隔邻的局部方块(31)与所述地面(19)方块的高度差小于预定义的高度阈值，则所述局部方块(31)也是地面方块。5.根据前述权利要求中任...
【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：阿尔戈艾有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。