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专利号: 2023102566982
申请人: 福建中科云杉信息技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于,包括:

上电开启激光雷达;

依据激光雷达的扫描反馈并生成相应的激光深度图,初始化激光深度图中的深度值,计算每条线束与激光雷达之间的深度值并进行重新赋值;

依据激光深度图的每个纵列计算两个线束之间的角度差值,生成与激光深度图相同大小的角度视差图;

依据角度视差图生成同样大小的标签图,所述标签图在初始状态下对每一列的第一个标签值赋予一个固定值,并设定为地面的待定点云,并对激光雷达的每个线束在地面位置上的点云进行验算形成备选点云,以待定点云为起始点对领域进行广度搜索,并形成邻域点云;

若所述备选点云或所述邻域点云中具有符合待定点云设定的标签值时,则为真实地面点云;

依据标签图筛选出激光原始点云,并通过激光原始点云进行拟合平面,通过rgnsac算法将小于地面阈值的表征地面过滤处理,获得最终的地面点云。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:设激光雷达的垂直分辨率为L,水平分辨率为H,激光线束的数量为S,激光雷达的点云数据坐标为(x,y,z);

所述激光深度图的长度为:rows=S+1;

宽度为:columns=360÷L;

深度值为:depth=sqrt(x×x+y×y+z×z);

VA=atan2(z,sqrt(x×x+y×y));HA=atarn2(x,y);

RI=(VA‑VAm)÷L;CI=(HA÷H)+columns÷2.0;

其中,VA为激光雷达的垂直角度,VAm为激光雷达的第一条线束能照到的最小角度值,HA为激光雷达的水平角度,RI为激光雷达的长度索引值,CI为激光雷达的宽度索引值。

3.根据权利要求1所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:所述激光深度图在生成时,进行nan值过滤,人为设定所述深度值的深度阈值,将小于所述深度阈值的点云过滤;并且,激光雷达形成的虚假点云,以及超过100米外的点云进行过滤处理;

过滤处理后的点云赋值为0值,选定0值点并设置滑动窗口,对与0值相邻的点云进行匹配,并计算相邻点云与0值点的深度差值,当深度差值符合深度阈值,则设定为备选值,如此重复将所有0值点进行筛选;

对所有备选值进行加权平均,对所有0值进行赋值,并生成所述激光深度图。

4.根据权利要求2所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:设所述激光深度图的每个纵列计算两个线束之间的角度差值为P,且在激光深度图中以字母r代表其中的任一行,以字母c代表其中的任一列;以字母A和B代表激光雷达在地面上两个不同的点云,并以激光雷达所在位置为坐标系的原点0,建立X轴与Z轴的坐标系,A点云与Z轴相垂直的点为E,B点云与X轴向垂直的点为D,AE连线与BD连线所相交的点为Q,形成以Q为直角的直角三角形ABQ;

α=∠AOD;β=∠BOD;

P=atan2(|BQ|,|AQ|);

|BQ|=|QD|‑|BD|=depthr‑1,csinα‑depthr,csinβ;

|AQ|=|QE|‑|AE|=depthr‑1,ccosα‑depthr,ccosβ;

对获取的所有角度差值通过图像卷积滤波方式进行滤波平滑处理。

5.根据权利要求4所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:对所述角度视差图的线束进行遍历,当获取的角度差值小于角度最大差值时,则设定为地面的备选点云;

设激光雷达的安装后距离地面的高度为IH,则激光雷达的深度值为:θ=∠AOE;depth=IH÷cosθ;

将所有所述备选点云计算出深度值与当前深度之间的差值,并与设定的差值的验算阈值进行比对,将符合所述验算阈值的备选点云设定为所述真实地面点云。

6.根据权利要求5所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:所述验算阈值的数值随着所述深度值的增加而增加,所述验算阈值设置有浮动阈值,当激光雷达每增加一个线束时,所述验算阈值增加一个所述浮动阈值。

7.根据权利要求6所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:设所述邻域点云与当前点云的角度差阈值为DT,初始地面相似阈值的底面移动角度值为GRA,浮动阈值的角度比为AR,当前遍历的行数值为CR;

当DT<GRA+AR×CR时,

则所述邻域点云符合所述备选点云。

8.根据权利要求5所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:当完成“依据标签图筛选出激光原始点云”时,根据标签图在固定范围内选取三个所述激光原始点云,每个所述激光原始点云之间的间距相同,两个相邻的所述激光原始点云之间的人为设定一个最小距离,以及人为设定一个平面距离阈值;

当两个相邻的激光原始点云小于最小距离时,则进行重新选取;

将获取的三个所述激光原始点云进行平面拟合,获得拟合平面,通过多次的三个所述激光原始点云的选取中,将选取到最多的平面点云设定为平面系数,结合平面系数,依次计算标签图中所有点云与所述拟合平面之间的平面距离;

当所述平面距离小于平面距离阈值时,则该点云为最终的地面点云。

9.根据权利要求8所述的基于激光雷达的地面过滤方法,其特征在于:在进行所述平面拟合时,对所述激光原始点云的质心高度与激光雷达的安装高度进行对比,设所述质心高度为HC;

当HC‑IH>0.5米时,进行重新平面拟合;

对所述拟合平面进行计算法向量角度,当所述法向量角度小于85度时,则认定本次的拟合平面查找失败,将该拟合平面过滤。

10.一种基于激光雷达的地面过滤系统,其特征在于,包括:激光雷达,其用于采集激光雷达的点云数据;及

处理器,其与所述激光雷达数据连接,并基于所述激光雷达的点云数据,执行以下操作:构建以激光雷达为原点的坐标系;

构建以激光雷达的线束索引并计算的数值形成的激光深度图,并过滤去除激光雷达中的nan值,以及对激光雷达获取到的虚假点云和大于100米外的点云进行重新赋值;

并依据所述激光深度图中的每个纵列计算两个线束之间的角度差值,构建出相同大小的角度视差图,并通过滤波器进行图像卷积滤波操作,对角度视差图中的数据进行平滑滤波;

遍历角度视差图中激光雷达的线束,以及与领域的网格中的点云数据进行验算,筛选出备选点云,并核算备选点云进行过滤或者确认为真实地面点云,生成与所述角度视差图相同大小的标签图;

对所述标签图内筛选出一个固定范围,并由固定范围内随机抽取三个激光原始点云构建初步拟合平面;计算所有点云与拟合平面之间的平面距离,并判断是否满足平面拟合的条件,若满足,则该点云为最终的地面点云;若不满足,则进行过滤。