【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路径引导，具体为一种基于激光雷达的路径跟踪系统及方法。
技术介绍
1、三维激光雷达是一种基于激光雷达技术进行三维扫描的设备，通常用于测绘、无人驾驶、无人机、安防监控、机器人导航、智能驾驶等相关领域，它通过向目标物体发射激光扫描，再利用接收到的激光反射回来的时间确定物体的距离，从而形成点云数据；点云配准是指将两个或多个点云数据对齐或匹配的过程，在大型商场中，通过将多个激光雷达产生的局部点云进行数据融合，能够生成商场整体的三维点云；然而，点云配准时间会受到点云数据规模的影响，在大型商场中需要处理多个激光雷达的点云数据，数据量很大，点云配准需要的时间较长，导致商场内部整体的人员分布情况不能及时得到，无法为新进入商场的顾客提供合适的路径引导服务；为此，如何及时获取商场内部整体的人员分布情况，并为顾客提供智能指引成为一个需要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于激光雷达的路径跟踪系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、在本专利技术的一个方面，提供一种基于激光雷达的路径跟踪系统，包括：包括图像采集模块、数据存储模块、点云配准模块、虚拟现实模块、路径规划模块和交互模块；所述图像采集模块的输出端与所述点云配准模块的输入端相互连接，通过多个激光雷达获取商场内的三维点云数据；所述数据存储模块的输出端与所述虚拟现实模块的输入端相互连接，用于存储商场内顾客的历史移动路径数据和商场的人流量数据；所述点云配准模块的输出端与所述数据存储模块的输入端相
3、具体地，所述点云配准模块还包括：预处理单元和点云配准单元；所述预处理单元用于对激光雷达获取的点云数据进行预处理；所述点云配准单元用于将来自不同激光雷达的点云数据进行对齐和融合，产生一个商场内整体的三维点云。
4、具体地，所述虚拟现实模块基于完整的商场三维点云信息，构建门店的虚拟模型，并将其应用于虚拟现实环境中；在商场入口处按照与人流量相符的速度生成顾客的虚拟模型和顾客的移动路径，对商场内的一整天路况进行模拟，得到商场内不同时间的路况。
5、所述路径规划模块还包括判断单元、带权图生成单元和规划单元；所述判断单元根据顾客进入商场的时间和模拟获取的商场内的路况，判断商场内的通道是否发生拥堵；所述带权图生成单元用于构建商场内的图模型，以顶点表示商场内不同的门店，边表示连接不同门店之间的通道，边对应通道的通行时间为边的权重，通道发生拥堵时边权重为正无穷；所述规划单元，通过最短路径算法确定预计通行时间最短的移动路径给顾客。
6、在本专利技术的另一个方面，提供一种基于激光雷达的路径跟踪方法，包括以下步骤：
7、s5-1，从激光雷达获取三维点云数据，获取整个商场内的三维坐标信息；
8、s5-2，分析商场内顾客的历史三维坐标信息，确定顾客的行动轨迹模型；
9、s5-3，利用三维坐标信息，构建商场的虚拟模型，并将其应用于虚拟现实环境中，利用顾客的行动轨迹模型模拟现实环境，得到商场内的路况信息；
10、s5-4，基于商场内的路况信息，为顾客推荐前往目的地的最佳路径。
11、具体地，在步骤s5-1中，所述获取整个商场内的三维坐标信息，还包括以下步骤：
12、对每个激光雷达获取的三维点云数据进行预处理；
13、将来自不同激光雷达的点云数据进行对齐和融合，产生整个商场内的三维点云。
14、具体地，在步骤s5-2中，所述确定顾客的行动轨迹模型还包括以下步骤：
15、对从每个商场入口进入的每个顾客，以树形图表示顾客的移动轨迹；基于整个商场的三维点云获取顾客从进入商场到离开商场的完整路径，以商场入口为起点，每经过一个门店，则在树形图中生成一个节点代表该门店，节点与门店为多对一的关系；以节点的枝丫代表门店与门店之间的路径；不同节点通过不同编号进行区分，节点与顾客的移动路径有关，对于一个顾客，其移动路径的树形图中不存在编号相同的节点；对于不同的顾客，从相同起点开始，存在相同的移动路径时，相同移动路径上的节点编号相同，不同顾客之间，至多在一段路径上节点的编号相同；
16、将同一入口进入商场的所有顾客移动路径的树形图合并成一个整体，将编号相同的节点进行融合，节点还用于记录人数信息，相同编号的节点每融合一次，节点对应的人数信息加一；得到k个完整的树形图，k是商场入口的个数；
17、节点编号包括了顾客的历史移动路径信息和顾客的位置信息，通过顾客的位置信息和顾客的移动路径能够预测顾客接下来前进的方向，即接下来顾客将会前往哪一个节点；节点编号与商场中门店为多对一关系，多个不同编号的节点可对应同一个门店，当顾客采用不同的移动路径到达相同的门店时，顾客接下来将会前往的节点将会受到顾客之前的移动路径的影响。
18、具体地，在步骤s5-3中，所述利用顾客的行动轨迹模型模拟现实环境，得到商场内的路况信息包括以下步骤：
19、s8-1，以a(0,1)表示入口节点，a(1,1)、a(1,2)、…a(1,n)表示入口节点的下一级节点，以na(0,1)、na(1,1)、na(1,2)、…na(1,n)表示节点a(0,1)、a(1,1)、a(1,2)、…a(1,n)对应的人数信息，n是不经过其他门店能够从入口直接到达的门店数量；
20、s8-2，计算虚拟人物前往下一级节点a(1,1)、a(1,2)、…a(1,n)的概率pa(1,1)、pa(1,2)、…pa(1,n)，pa(1,1)＝na(1,1)/na(0,1)，pa(1,2)＝na(1,2)/na(0,1)，…，pa(1,n)＝na(1,n)/na(0,1)，通过随机数依概率前往下一级节点；
21、s8-3，在当前节点，继续通过随机数依概率前往下一级节点；重复执行步骤s8-3直到虚拟人物到达商场出口，得到一个虚拟人物的完整移动路径；
22、s8-4，基于所有虚拟人物的完整移动路径和顾客在商场内的平均移动速度，得到商场内部不同时刻各个通道的人数；
23、通过逐个确定虚拟人物到达的节点，得到虚拟人物在商场内的整个移动路径；从入口节点开始，历史数据中包括了顾客从入口节点前往不同节点的人数，根据从入口节点前往不同节点的人数占该入口节点的总人数的比值确定顾客从入口节点前往不同节点的概率，其中，该入口节点的总人数信息记录在节点编号上，从入口节点前往不同节点的人数则记录在下一级节点的节点编号上；类似地，虚拟人物抵达下一级节点上，继续通过节点上记录的人数信息进行判断，直到虚拟人物抵达商场出口；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，包括图像采集模块、数据存储模块、点云配准模块、虚拟现实模块、路径规划模块和交互模块；所述图像采集模块的输出端与所述点云配准模块的输入端相互连接，通过激光雷达获取商场内的三维点云数据；所述数据存储模块的输出端与所述虚拟现实模块的输入端相互连接，用于存储商场内顾客的历史移动路径数据和商场的人流量数据；所述点云配准模块的输出端与所述数据存储模块的输入端相互连接，用于将激光雷达的三维点云进行配准，生成一个完整的商场三维点云；所述虚拟现实模块的输出端与所述路径规划模块的输入端相互连接，用于模拟顾客的移动路径，得到商场内的路况信息；所述路径规划模块的输出端与所述交互模块的输入端相互连接，基于商场内的路况信息为顾客推荐移动路径；所述交互模块部署在商场入口处，为顾客提供移动路径信息和预计到达时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，所述点云配准模块还包括：预处理单元和点云配准单元；所述预处理单元用于对激光雷达获取的点云数据进行预处理；所述点云配准单元用于将来自不同激光雷达的点云数据进行对齐和融合，产生一
3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，所述虚拟现实模块基于完整的商场三维点云信息，构建门店的虚拟模型，并将其应用于虚拟现实环境中；在商场入口处按照与人流量相符的速度生成顾客的虚拟模型和顾客的移动路径，对商场内的一整天路况进行模拟，得到商场内不同时间的路况。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，所述路径规划模块还包括判断单元、带权图生成单元和规划单元；所述判断单元根据顾客进入商场的时间和模拟获取的商场内的路况，判断商场内的通道是否发生拥堵；所述带权图生成单元用于构建商场内的图模型，以顶点表示商场内不同的门店，边表示连接不同门店之间的通道，边对应通道的通行时间为边的权重，通道发生拥堵时边权重为正无穷；所述规划单元，通过最短路径算法确定预计通行时间最短的移动路径给顾客。
5.一种基于激光雷达的路径跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于激光雷达的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤S5-1中，所述获取整个商场内的三维坐标信息，还包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于激光雷达的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤S5-2中，所述确定顾客的行动轨迹模型还包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于激光雷达的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤S5-3中，所述利用顾客的行动轨迹模型模拟现实环境，得到商场内的路况信息包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于激光雷达的路径跟踪方法，其特征在于，在步骤S5-4中，所述为顾客推荐前往目的地的最佳路径还包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种基于激光雷达的路径跟踪方法，其特征在于，根据顾客要前往的目的地，通过dijkstra算法为顾客推荐最佳移动路径，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，包括图像采集模块、数据存储模块、点云配准模块、虚拟现实模块、路径规划模块和交互模块；所述图像采集模块的输出端与所述点云配准模块的输入端相互连接，通过激光雷达获取商场内的三维点云数据；所述数据存储模块的输出端与所述虚拟现实模块的输入端相互连接，用于存储商场内顾客的历史移动路径数据和商场的人流量数据；所述点云配准模块的输出端与所述数据存储模块的输入端相互连接，用于将激光雷达的三维点云进行配准，生成一个完整的商场三维点云；所述虚拟现实模块的输出端与所述路径规划模块的输入端相互连接，用于模拟顾客的移动路径，得到商场内的路况信息；所述路径规划模块的输出端与所述交互模块的输入端相互连接，基于商场内的路况信息为顾客推荐移动路径；所述交互模块部署在商场入口处，为顾客提供移动路径信息和预计到达时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，所述点云配准模块还包括：预处理单元和点云配准单元；所述预处理单元用于对激光雷达获取的点云数据进行预处理；所述点云配准单元用于将来自不同激光雷达的点云数据进行对齐和融合，产生一个商场内整体的三维点云。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的路径跟踪系统，其特征在于，所述虚拟现实模块基于完整的商场三维点云信息，构建门店的虚拟模型，并将其应用于虚拟现实环境中；在商场入口处按照与人流量相符的速度生成顾客的虚拟模型和顾客的移动路径，对商场内的一整天路况进行模拟，得到商场内不同时间的路况。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张巍，卢国鸣，
申请(专利权)人：兴容上海信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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