本发明专利技术涉及激光雷达检测技术领域，且公开了一种用于港机装备的激光检测方法，其操作步骤如下：配置激光雷达设备：选择合适的激光雷达设备，安装在港机上，并确保设备安装位置和角度能够提供良好的检测范围和视野，激光发射与接收：激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的光信号，激光器发射脉冲激光束，经过光学元件的聚焦，形成一个窄束的激光。该用于港机装备的激光检测方法，通过采用Velodyne VLP‑32C红外激光器，其具有高分辨率和大量的测量点，能够提供高精度的激光数据，更准确地描述港口环境和目标物体，通过PointNet++深度学习模型可以对激光数据进行全局感知和分析，获取场景中的目标物体信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光雷达检测，具体是一种用于港机装备的激光检测方法。
技术介绍
1、激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的光信号，用于检测和确定目标物体的位置、形状、距离和运动状态，在港口环境中，激光雷达可以安装在港机上，用于检测船只、堆场、码头设施等物体的位置和距离，帮助港机操作员实现精确的位置控制和碰撞避免，但是，现有的用于港机装备的激光检测方法在检测过程中，存在数据准确性和精度较差的现象，导致方法在使用时无法准确描述港口环境和目标物体，同时存在对复杂目标和密集堆放货物的检测和分类困难的问题，导致目标易识别误判、漏检以及分类准确性下降，进而影响到港口装备的安全性、工作效率和性能表现，且方法在数据处理过程中较为复杂，严重影响了方法在检测过程中的工作效率，为使用者带来不便。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述或现有技术中存在数据准确性和精度较差的现象，导致方法在使用时无法准确描述港口环境和目标物体，同时存在对复杂目标和密集堆放货物的检测和分类困难的问题，导致目标易识别误判、漏检以及分类准确性下降，进而影响到港口装备的安全性、工作效率和性能表现，且方法在数据处理过程中较为复杂，严重影响了方法在检测过程中的工作效率，为使用者带来不便。
3、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
4、一种用于港机装备的激光检测方法，其操作步骤如下：
5、s1、配置激光雷达设备：选择合适的激光雷达设备，安装在港机上，并确保设备安装位置和角度能够提供良好的检测范围和视野；
6、s2、激光发射与接收：激光雷达通过发射激光束并接收反射回来的光信号，激光器发射脉冲激光束，经过光学元件的聚焦，形成一个窄束的激光；
7、s3、接收反射信号：当激光束照射到目标物体上时，部分光信号会被目标物体反射回来，激光雷达接收器会接收到这些反射信号，并把它们转化为电信号；
8、s4、数据处理与分析：接收到的电信号会经过数据处理和分析，以提取目标物体的位置、形状、距离和运动状态等信息；
9、s5、目标识别与分类：根据处理后的数据，进行目标的识别和分类，并通过目标的形状、运动特征等进行目标分类，以便提供更精确的信息和决策支持；
10、s6、可视化与报警：将检测到的目标物体的信息以可视化的形式展示给港机操作员，可以通过显示屏、图像或实时图像来实现，且检测到潜在的碰撞风险或异常情况，可以触发报警机制，及时通知操作员采取相应措施。
11、作为本专利技术再进一步的方案：所述在步骤s1中采用的激光雷达设备为红外激光器，其具体型号为velodyne vlp-32c型号，其工作波长为905纳米附近，且velodyne vlp-32c使用旋转的扫描设计，可实现360度水平视场角和垂直方向上的扫描。
12、作为本专利技术再进一步的方案：所述在步骤s4中，采用pointnet++深度学习模型，且在数据处理与分析过程中需要采用的算法包括变换鲁棒级别估计、高斯滤波以及生长算法。
13、作为本专利技术再进一步的方案：所述在步骤s4中，采用的变换鲁棒级别估计算法具体为go-icp算法，其在云配准过程中算法公式如下：
14、输入：
15、源点云：p_src＝{p_1,p_2,...,p_n}；
16、目标点云：p_tgt＝{q_1,q_2,...,q_m}；
17、初始变换矩阵：t_init；
18、输出：
19、最优刚性变换矩阵：t_opt；
20、算法步骤：
21、初始化：t_cur＝t_init；
22、重复迭代直到满足终止条件：
23、a.变换源点云：p_src'＝t_cur*p_src；
24、b.对于源点云中的每个点p_i，找到其最近邻点q_j在目标点云中；
25、c.计算每对对应点之间的距离d_ij(如欧氏距离)；
26、d.计算权重w_ij：w_ij＝exp(-d_ij^2/sigma^2)，其中sigma是控制权重衰减速度的参数；
27、e.计算每个点对应的加权质心：
28、源点云加权质心：c_src＝(1/sum(w_ij))*sum(w_ij*p_i)；
29、目标点云加权质心：c_tgt＝(1/sum(w_ij))*sum(w_ij*q_j)；
30、f.计算协方差矩阵h和旋转矩阵r：
31、h＝sum(w_ij*(p_i-c_src)*(q_j-c_tgt)^t)；
32、使用奇异值分解(svd)将协方差矩阵h分解为h＝u*σ*v^t；
33、计算旋转矩阵r＝v*u^t；
34、g.计算平移向量t：
35、t＝c_tgt-r*c_src；
36、h.构建新的变换矩阵t_new＝[r,t；0,1]；
37、i.更新当前变换矩阵：t_cur＝t_new；
38、返回最优刚性变换矩阵：t_opt＝t_cur；
39、其中：
40、p_src:源点云数据集，代表从激光扫描或传感器获取的点云数据，用于目标检测和分析；
41、p_tgt:目标点云数据集，代表目标物体或场景的参考点云，如港口设备和货物等；
42、p_i,q_j:代表源点云p_src和目标点云p_tgt中的具体点的坐标或特征；
43、t_init:初始变换矩阵，用于初始化与目标点云的初始对齐状态；
44、t_cur:当前变换矩阵，表示当前的对齐状态；
45、t_new:新的变换矩阵，通过迭代优化计算得到的更准确的对齐状态；
46、t_opt:最优刚性变换矩阵，表示经过迭代优化后的最佳的对齐状态。
47、作为本专利技术再进一步的方案：所述在步骤s4中，高斯滤波算法用于对激光点云数据进行平滑处理，其具体如下：
48、输入：
49、原始点云数据：p＝{p_1,p_2,...,p_n}；
50、高斯函数的标准差：sigma；
51、输出：
52、平滑后的点云数据：p_smoothed＝{p'_1,p'_2,...,p'_n}；
53、算法步骤：
54、对每个点p_i进行处理：
55、a.构建以p_i为中心的局部邻域窗口，可以是固定大小的点云领域或者基于距离的可变大小窗口；
56、b.计算邻域窗口内每个点的权重，根据点到中心点的距离计算高斯权重；
57、c.对邻域窗口内本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：其操作步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S1中采用的激光雷达设备为红外激光器，其具体型号为Velodyne VLP-32C型号，其工作波长为905纳米附近，且Velodyne VLP-32C使用旋转的扫描设计，可实现360度水平视场角和垂直方向上的扫描。
3.根据权利要求1所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S4中，采用PointNet++深度学习模型，且在数据处理与分析过程中需要采用的算法包括变换鲁棒级别估计、高斯滤波以及生长算法。
4.根据权利要求3所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S4中，采用的变换鲁棒级别估计算法具体为Go-ICP算法，其在云配准过程中算法公式如下：
5.根据权利要求3所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S4中，高斯滤波算法用于对激光点云数据进行平滑处理，其具体如下：
6.根据权利要求3所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S4中，生长算法用于进行点云的分割和聚类，其具体如下：
7.根据权利要求1所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S5中，采用结合多模态数据融合技术，具体是将激光雷达数据和摄像头图像进行对应点云投影和对齐，然后利用图像处理和计算机视觉的算法进行目标识别和分类。
8.根据权利要求1所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤S5中，在采用多模态数据融合技术过程中，还包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：其操作步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤s1中采用的激光雷达设备为红外激光器，其具体型号为velodyne vlp-32c型号，其工作波长为905纳米附近，且velodyne vlp-32c使用旋转的扫描设计，可实现360度水平视场角和垂直方向上的扫描。
3.根据权利要求1所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤s4中，采用pointnet++深度学习模型，且在数据处理与分析过程中需要采用的算法包括变换鲁棒级别估计、高斯滤波以及生长算法。
4.根据权利要求3所述的一种用于港机装备的激光检测方法，其特征在于：所述在步骤s4中，采用的变换鲁棒级别估计算法具体为go-i...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈策，施永昌，王吉如，殷卓华，杨卫东，夏乐，黄云刚，王水明，蒋龙，沈宇昊，
申请(专利权)人：杭州华新机电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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