1.一种结合区域信息和角点检测算子的线性特征拟合方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:通过激光雷达扫描周围环境数据,采集多个点数据,并将点数据从极坐标系转化到平面直角坐标系下;
S2:通过步骤S1平面直角坐标系下的各点坐标,计算相邻两点间距离,利用两点间距离判断区域断点以及区域外噪声点;
S3:确定多个初选角点Coni;
步骤S3确定多个初选角点Coni的具体的内容为:
S3.1:连接首尾两个数据点之间的连线,计算除去首尾两点的其他数据点到该线的距离并进行由大到小顺序排列,选取序列第一个点作为第一个初选角点Con1;
S3.2:连接首个数据点和第一个初选角点Con1之间连线,计算除去首个数据点和第一个初选角点Con1的其他数据点到该线的距离并进行由大到小顺序排列,选取序列第一个点作为第二个初选角点Con2;
S3.3:连接第一个初选角点Con1和第二个初选角点Con2之间连线,计算除去点Con1和点点Con2之外的其他数据点到该线的距离并进行由大到小顺序排列,选取序列第一个点作为第三个初选角点Con3;
S3.4:同理,在进行下一次的初选角点筛选时,连接前两次确定的初选角点直线,计算其他数据点到该线的距离并进行由大到小顺序排列,选取序列第一个点作为当前所要确定的初选角点;以此得出多个初选角点Coni;
S4:计算各个初选角点Coni到各自弦长L的垂直距离累加值,进而确定对应初选角点Coni到对应弦的角点响应函数;其中弦长L确定的过程为:针对对应的初选角点Coni,找到其附近的多个激光数据点,连接多个激光数据点中的首尾两点的连线确定弦长;
针对各个初选角点Coni,计算其支持域半径内多个激光点到对应初选角点Coni的切线距离,得到切线距离累加值,进而确定对应初选角点Coni到其切线的角点响应函数;
S5:根据步骤S4所确定的对应初选角点Coni到对应弦的角点响应函数、以及对应初选角点Coni到其切线的角点响应函数,计算对应初选角点Coni的角点检测算子,进而确定候选角点;
S6:对所确定的所有候选角点,分别计算出其角点张开度θ,根据角点张开度剔除伪角点确定最终角点;
S7:根据步骤S2所确定的区域断点和区域外噪声点,以及步骤S6确定的最终角点;将区域外噪声点进行过滤,并在区域断点和最终角点处线性分割,利用加权最小二乘法拟合出激光扫描点线性特征。
2.根据权利要求1所述的一种结合区域信息和角点检测算子的线性特征拟合方法,其特征在于,步骤S2中计算相邻两点间距离,利用两点间距离判断区域断点以及区域外噪声点的具体内容为:两个相邻测量点之间的距离d的计算方式如下:
式中, 分别为第i点的横、纵坐标值, 分别为第i+1点的横、纵坐标值;
在直角坐标下,将激光雷达两个相邻点之间的距离d与设定的阈值ε相比,若d>ε,则认为当前这两个点属于不同的区域,该点为激光扫描数据点的区域断点;若d<ε,则该点为正常激光点云点,以此完成所有相邻点之间的距离判断;
其中,若任意一点i到前一点的距离d和到后一点的距离d均大于阈值ε,则认为该点为激光雷达扫描数据点中的区域外噪声点,用噪声点附近十个雷达数据点的平均值代替该噪声点值。
3.根据权利要求1所述的一种结合区域信息和角点检测算子的线性特征拟合方法,其特征在于,步骤S4中,“计算各个初选角点Coni到各自弦长L的垂直距离累加值,进而确定对应初选角点Coni到对应弦的角点响应函数;其中弦长L确定的过程为:针对对应的初选角点Coni,找到其附近的多个激光数据点,连接多个激光数据点中的首尾两点的连线确定弦长”的具体内容为:针对对应的初选角点Coni,选择长度为L=N个激光扫描点的弦,其中对应的初选角点Coni需在确定弦L的两个端点以上及以内,因此所确定的弦具有多种情况;在弦L具有多种情况的条件下,计算初选角点Coni到弦L的垂直距离累加值:式中,Dj,k为Coni点到L=N个激光扫描点的弦的垂直距离;j表示激光扫描点,k表示弦;
对hL(j)进行归一化处理,得到对应初选角点Coni到对应弦的角点响应函数HL(j)。
4.根据权利要求3所述的一种结合区域信息和角点检测算子的线性特征拟合方法,其特征在于,步骤S4中,“针对各个初选角点Coni,计算其支持域半径内多个激光点到对应初选角点Coni的切线距离,得到切线距离累加值,进而确定对应初选角点Coni到其切线的角点响应函数”的具体内容为:针对一个对应的初选角点Coni,其切线方程为:
式中,α1、β1为点Coni处切线的方向向量,xi、yi为点Coni的横纵坐标值,t表示方向向量的计算系数,R表示实数;
针对一个对应的初选角点Coni,其支持域半径内的多个激光点组合成点列点列 上任一点(xi+j,yi+j)到切线l的距离为:
式中,α1、β1为点Coni处切线的方向向量,xi、yi为点Coni的横纵坐标值,xi+j、yx+j为距离点Coni长度为支持域半径内附近点的横纵坐标值;
则有点列 到切线l的距离累加和,即对应初选角点Coni到对应切线的角点响应函数表示为:
式中,di+j为点列 上任一点(xi+j,yi+j)到切线l的距离,n表示支持域半径的部分。
5.根据权利要求4所述的一种结合区域信息和角点检测算子的线性特征拟合方法,其特征在于,步骤S5中计算对应初选角点Coni的角点检测算子,进而确定候选角点的具体内容为:计算对应初选角点Coni的角点检测算子:
H(j)=HL(j)·Hq(j)
式中,HL(j)为弦的角点响应函数,Hq(j)为切线的角点响应函数;
当对应初选角点Coni的角点检测算子H(j)大于阈值T=0.66时候,则该初选角点Coni判定为候选角点。
6.根据权利要求5所述的一种结合区域信息和角点检测算子的线性特征拟合方法,其特征在于,步骤S6的具体内容为:提取候选角点集以保证能够检测到所有的候选角点,然后根据角点张开度来筛出候选角点集中的伪角点,从而获取激光扫描点中的有效点;
其中,角点张开度将当前待判断候选角点的局部动态支撑区定义为前一个候选角点与后一个候选角点之间边缘上所有的激光扫描点;当角点张开度θ满足160°≤θ≤200°,则该候选角点为伪角点,从候选角点中删除,以此确定最终角点。