一种场景边界检测方法和移动平台技术

本申请涉及一种场景边界检测方法和移动平台

【技术实现步骤摘要】
一种场景边界检测方法和移动平台


[0001]本申请涉及地面无人移动平台的自主探索规划
，特别是涉及一种场景边界检测方法和移动平台
。

技术介绍

[0002]随着智能无人系统技术的快速发展和进步，地面无人移动平台在地下管道巡检
、
野外环境灾难救援
、
自主军事防御与打击以及外星探索等不同重大领域扮演重要角色
。
快速检测已知与未知环境的边界是地面无人移动平台在缺乏先验环境信息的作业环境中自主探索未知环境的重要前提
。
边界检测旨在获取开放空间和未开发空间之间的边界区域或者离散边界点表示
。
结合边界信息，地面无人移动平台可以增量式构建通往未知环境区域的全局导航路径，尽可能多获取未知区域环境信息
。
相比传统二维图像边界检测问题，面向三维空间的地面无人移动平台边界检测问题更加复杂，具有更大的挑战性，因为此时移动平台往往获取环境的三维点云信息，而三维点云通常处于无序状态，缺乏说明性指引，对其进行边界检测往往需要耗时的特征提取和分析，消耗系统大量的算力
。
[0003]而当前地面无人移动平台边界检测研究大都直接在高维空间中进行配置或者笛卡尔空间中进行计算，通常会消耗系统大量的算力，并且复杂的室内外环境存在的大尺度以及动态变换等问题，也对地面无人移动平台边界检测的效率有较大影响
。
[0004]目前，对边界检测中存在的计算效率较差的问题尚未提出有效的解决方案
。
专利技术内容
[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种场景边界检测方法和移动平台
。
[0006]第一方面，本申请提供了一种场景边界检测方法
。
该方法包括：获取移动平台的连续帧的三维数据点，并获取每帧三维数据点对应的目标边界点；将目标边界点基于三维数据点中携带的拓扑结构进行排列，得到连续帧的初始边界拓扑信息，并遍历每帧中的所有目标边界点，基于目标边界点所处的环境信息对初始边界拓扑信息进行更新处理，得到目标边界拓扑信息；基于目标边界拓扑信息，生成针对移动平台的场景边界检测结果
。
[0007]在其中一个实施例中，获取每帧三维数据点对应的目标边界点，包括：将三维数据点进行投影转换处理，得到二维数据点；对二维数据点进行聚类计算，得到至少一个二维点云簇，基于二维点云簇得到目标边界点
。
[0008]在其中一个实施例中，基于二维点云簇得到所述目标边界点，包括：基于所有二维点云簇对应的聚类类别信息，以及二维数据点的坐标信息，得到对应于所有二维点云簇的分类键
‑
值信息；基于分类键
‑
值信息，对二维点云簇进行分类处理，得到二维点云簇分类结果；
基于移动平台确定当前帧下预设的至少两个扇形检测区域，并基于当前帧的二维基础数据点得到与每个扇形检测区域相对应的初始数据点；基于二维点云簇分类结果对每个扇形检测区域的初始数据点进行检测，得到至少两个扇形检测区域之间的相同数据点；若当前扇形检测区域确定为保留扇形检测区域，则基于保留扇形检测区域的相同数据点得到保留扇形检测区域的初始边界点；若当前扇形检测区域确定为删除扇形检测区域，则对删除扇形检测区域的相同数据点进行删除处理，并基于删除后的结果得到删除扇形检测区域的初始边界点；基于所有扇形检测区域的初始边界点得到目标边界点
。
[0009]在其中一个实施例中，环境信息包括未知区域体积结果；基于目标边界点所处的环境信息对初始边界拓扑信息进行更新处理，得到目标边界拓扑信息，包括：基于目标边界点的未知区域体积结果，获取每个目标边界点对应的信息评分结果；遍历所有信息评分结果，若检测到当前信息评分结果小于预设的信息评分阈值，则将对应的目标边界点确定为待删除边界点并删除，若检测到当前信息评分结果大于或等于信息评分阈值，则保留对应的目标边界点；基于所有保留的目标边界点得到目标边界拓扑信息
。
[0010]在其中一个实施例中，环境信息包括边界点长度信息；基于目标边界点所处的环境信息对初始边界拓扑信息进行更新处理，得到目标边界拓扑信息，包括：基于目标边界点之间的边界点长度信息得到与目标边界点对应的距离评分结果；遍历所有距离评分结果，若检测到距离评分结果小于预设的距离评分阈值，则将与对应的目标边界点包含的拓扑结构，按照预设的重组规则进行重组处理，得到目标边界拓扑信息
。
[0011]在其中一个实施例中，获取每帧三维数据点对应的目标边界点，包括：基于预设的分割规则，将三维数据点编码为至少两个三维网格，并获取三维网格的高度信息；基于高度信息，确定三维网格中的地面网格与非地面网格，并确定与地面网格对应的待删除三维数据点；将待删除三维数据点进行删除处理，得到当前基础数据点，并基于当前基础数据点得到目标边界点
。
[0012]在其中一个实施例中，将待删除三维数据点进行删除处理，得到当前基础数据点，包括：对地面网格进行拟合处理，得到地面空间平面；计算三维数据点与地面空间平面间的距离，得到地面距离结果；基于地面距离结果确定三维数据点中的待删除地面数据点，并进行删除处理，得到当前基础数据点
。
[0013]在其中一个实施例中，获取每帧三维数据点对应的目标边界点，包括：基于移动平台的参数信息，确定空间范围信息；基于空间范围信息确定三维数据点中的待删除空间数据点，并进行删除处理，得
到当前基础数据点，并基于当前基础数据点得到目标边界点
。
[0014]在其中一个实施例中，上述方法还包括：基于当前帧的三维数据点中携带的拓扑结构，将当前帧的目标边界点以及历史帧的历史边界点进行排序，得到初始边界拓扑信息；基于当前帧下目标边界点所处的环境信息对初始边界拓扑信息进行更新处理，得到当前帧对应的目标边界拓扑信息；获取下一帧的三维数据点，以及下一帧的三维数据点携带的下一帧拓扑结构，基于当前帧对应的目标边界拓扑信息重复以上步骤，并得到下一帧对应的目标边界拓扑信息，直至遍历所有帧的三维数据点，根据最后一帧的目标边界拓扑信息得到最终边界拓扑信息；基于最终边界拓扑信息得到场景边界检测结果
。
[0015]第二方面，本申请还提供了一种移动平台
。
该移动平台包括移动平台本体和边界检测装置：上述边界检测装置，连接移动平台本体，用于执行上述实施例中任一项移动平台的控制方法
。
[0016]上述一种场景边界检测方法和移动平台，对获取到的三维数据点进行排列，得到初始边界拓扑结构信息，相比于现有技术中存在的三维数据点信息往往处于无序的状态，缺乏说明性指引的问题，本申请中将三维数据点进行拓扑排列可以大大提高边界检测的效率，节省大量算力
。
进一步地，本申请在获取到初始的边界拓扑信息后，根据目标边界点所处的环境信息对其进行优化更新，可以进一步实现对边界检测的效率，并且对边界检测的准确率也有了大幅提高
。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种场景边界检测方法，其特征在于，所述方法包括：获取移动平台的连续帧的三维数据点，并获取每帧所述三维数据点对应的目标边界点；将所述目标边界点基于所述三维数据点中携带的拓扑结构进行排列，得到所述连续帧的初始边界拓扑信息，并遍历每帧中的所有所述目标边界点，基于所述目标边界点所处的环境信息对所述初始边界拓扑信息进行更新处理，得到目标边界拓扑信息；基于所述目标边界拓扑信息，生成针对所述移动平台的场景边界检测结果
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每帧所述三维数据点对应的目标边界点，包括：将所述三维数据点进行投影转换处理，得到二维数据点；对所述二维数据点进行聚类计算，得到至少一个二维点云簇，基于所述二维点云簇得到所述目标边界点
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述二维点云簇得到所述目标边界点，包括：基于所有所述二维点云簇对应的聚类类别信息，以及所述二维数据点的坐标信息，得到对应于所有所述二维点云簇的分类键
‑
值信息；基于所述分类键
‑
值信息，对所述二维点云簇进行分类处理，得到二维点云簇分类结果；基于所述移动平台确定当前帧下预设的至少两个扇形检测区域，并基于所述当前帧的二维基础数据点得到与每个所述扇形检测区域相对应的初始数据点；基于所述二维点云簇分类结果对每个所述扇形检测区域的所述初始数据点进行检测，得到至少两个所述扇形检测区域之间的相同数据点；若当前扇形检测区域确定为保留扇形检测区域，则基于所述保留扇形检测区域的所述相同数据点得到所述保留扇形检测区域的初始边界点；若当前扇形检测区域确定为删除扇形检测区域，则对所述删除扇形检测区域的相同数据点进行删除处理，并基于删除后的结果得到所述删除扇形检测区域的初始边界点；基于所有所述扇形检测区域的初始边界点得到所述目标边界点
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境信息包括未知区域体积结果；所述基于所述目标边界点所处的环境信息对所述初始边界拓扑信息进行更新处理，得到目标边界拓扑信息，包括：基于所述目标边界点的所述未知区域体积结果，获取每个所述目标边界点对应的信息评分结果；遍历所有所述信息评分结果，若检测到当前信息评分结果小于预设的信息评分阈值，则将对应的目标边界点确定为待删除边界点并删除，若检测到所述当前信息评分结果大于或等于所述信息评分阈值，则保留对应的目标边界点；基于所有所述保留的目标边界点得到所述目标边界拓扑信息
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境信息包括边界点长度信息；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：华炜，刘鸿雁，高海明，张顺，邱奇波，张霄来，史进，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：