利索能及
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专利号: 2021105401963
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于三维点云的实时轨道障碍物检测方法,具体步骤如下:步骤1:对实时三维激光雷达点云数据进行坐标变换,将欧式坐标系下的点云坐标转换为球坐标系下的坐标;并且使用锥形划分方法下采样,将点云离散化为锥形体素步骤2:使用局部特征编码模块,利用K近邻算法(KNN),对领域内的点进行编码,使每个点都能学习到各自的相对空间位置和几何特征;

步骤3:使用稀疏卷积,对每个点进行分类,找出轨道边界框;通过判断边界框内是否有除轨道之外的点存在,从而判定障碍物是否存在。

2.如权利要求1所述的基于三维点云的实时轨道障碍物检测方法,其特征在于:步骤1中所述的对实时三维激光雷达点云数据进行坐标变换,具体步骤如下:步骤1‑1:对实时三维激光雷达点云数据进行坐标变换,将欧式坐标系下的点云坐标转换为球坐标系下的坐标;转换前后的坐标关系如公式(1)所示,其中α表示仰角,β表示水平方向角,γ表示原点到该点的距离;

步骤1‑2:经过步骤1‑1后,可以得到点云中每一点所对应的球坐标系下的坐标表示,因此可以激光雷达的扫描范围的可以表示为αmin αmax βmin βmax和rmin rmax它们表示仰角、水平角和距离的最小和最大值;那么假设这三个轴的最小分辨率为ΔαΔβΔr,雷达扫描范围划分的部分数可以写成公式(2)的表示形式;因此,点云可以被离散化锥形体素步骤1‑3:将点与体素的关系表示为公式(3)其中l,w,h分别为L,W,H轴上的索引,i表示激光雷达返回的反射率;[·]表示四舍五入运算;

在将每个点云划分为多个体素之后,这些体素内会包含不同数量的点,因为点云是稀疏的,并且在整个3D空间中的密度不同;为了减少点云信息的冗余度和计算量,体素内的多个点的仅由右下角的一个点表示;最后体素可以表示为公式(4):

3.如权利要求1所述的基于三维点云的实时轨道障碍物检测方法,其特征在于:步骤2中所述的使用K近邻算法(KNN),对领域内的点进行编码,使每个点都能学习到各自的相对空间位置和几何特征,具体步骤如下:

步骤2‑1:对经过步骤1体素化降采样处理后的点使用K近邻算法(KNN),即计算邻近点与局部中心点pn的欧氏距离,寻找K个距离局部中心点最近的点步骤2‑2:根据邻近点的三维坐标信息和邻近点的XYZ坐标对相对位置坐标进行编码,使每个点都能学习到各自的相对空间位置和几何特征;该编码方式如公式(5)所示, 代表K近邻点的特征, 表示连接操作;

步骤2‑3:由于室外场景中激光雷达采集的点云密度差异较大,点的密度信息是一种关键的重要信息,因此引入高斯密度函数,计算每个点的密度特征;根据K近邻算法得到的K个邻近点的欧几里得距离,计算中心点与最近的第K个点之间的密度如公式(6)所示, 代表局部中心点pn与临近点 之间的密度,r代表欧氏距离σ代表高斯核感受野的超参;

将得到的密度函数拼接到 中得到

步骤2‑4:将所有的局部信息聚合成 最后采用多层感知器(MLP)进行高维特征编码;最后利用共享MLP和最大池化层来获得体素特征。