本發(fā)明涉及基于3d激光雷達(dá)的對(duì)象檢測(cè)，具體涉及一種基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、行進(jìn)路線的路面居中檢測(cè)是指在動(dòng)態(tài)或靜態(tài)環(huán)境中，檢測(cè)并調(diào)整目標(biāo)物體或自身的位置，使其位于某個(gè)參考中心的過程。在自動(dòng)駕駛和機(jī)器人導(dǎo)航中，精確的居中檢測(cè)可以提高路徑規(guī)劃的準(zhǔn)確性和安全性。目前，常用的居中檢測(cè)方法包括基于視覺的檢測(cè)、超聲波檢測(cè)和紅外檢測(cè)等。超聲波傳感器價(jià)格低但精度也較低，會(huì)受空氣溫度、濕度等影響；紅外傳感器成本低但有測(cè)量距離較短的缺點(diǎn)；對(duì)于深度相機(jī)而言，光照是難以克服的一個(gè)不利條件?？梢钥闯?，這些方法在復(fù)雜環(huán)境中往往會(huì)受到一些外界因素的影響，難以提供穩(wěn)定和高精度的檢測(cè)結(jié)果。

2、3d激光雷達(dá)（lidar）通過發(fā)射激光束并接收其反射信號(hào)來測(cè)量物體與傳感器之間的距離，從而獲取高精度的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包含了環(huán)境中物體的形狀和相對(duì)位置，具有高分辨率和高精度的特點(diǎn)。與其他傳感器相比，3d激光雷達(dá)基本不受光照和天氣條件的影響，能夠在各種復(fù)雜環(huán)境中提供穩(wěn)定的感知能力。這種傳感器在自動(dòng)駕駛、無人機(jī)、機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其高精度和實(shí)時(shí)性使其成為環(huán)境感知的關(guān)鍵工具。

3、然而，目前的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方案中，對(duì)路面預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)要解決的技術(shù)問題是提供一種基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，具有可以提高路面預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的特點(diǎn)。

2、第一方面，一種實(shí)施例中提供一種基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，包括：

3、基于構(gòu)建的三維空間全局坐標(biāo)系，建立基平面方程，并獲取所述基平面的參數(shù)矩陣；

4、設(shè)置第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣和第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣，所述第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣用于將基平面參數(shù)矩陣轉(zhuǎn)換為地面參數(shù)矩陣，所述第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣用于將基平面參數(shù)矩陣轉(zhuǎn)換為垂直平面參數(shù)矩陣；其中，任意一個(gè)位姿轉(zhuǎn)換矩陣包括按照順序沿x軸平移的單位長(zhǎng)度，沿y軸平移的單位長(zhǎng)度，沿z軸平移的單位長(zhǎng)度，圍繞x軸旋轉(zhuǎn)的角度，圍繞y軸旋轉(zhuǎn)的角度，以及圍繞z軸旋轉(zhuǎn)的角度；

5、基于3d激光雷達(dá)獲取目標(biāo)點(diǎn)云，所述目標(biāo)點(diǎn)云包括地面點(diǎn)云和墻面點(diǎn)云；

6、基于地面點(diǎn)云對(duì)第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行優(yōu)化，基于墻面點(diǎn)云對(duì)第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行優(yōu)化；

7、基于優(yōu)化后的第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣獲取地平面參數(shù)矩陣，進(jìn)而得到地平面方程；基于優(yōu)化后的第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣獲取垂直平面參數(shù)矩陣，進(jìn)而得到垂直平面方程；

8、基于地平面方程和垂直平面方程實(shí)現(xiàn)對(duì)地面的居中檢測(cè)；

9、其中，對(duì)任意一個(gè)位姿轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行優(yōu)化的方法包括：

10、計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)云類型中每一個(gè)點(diǎn)到優(yōu)化后獲取的平面的距離作為第一距離；

11、計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)云類型中所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述第一距離的代價(jià)優(yōu)化函數(shù)；

12、基于所述代價(jià)優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行最小二乘法迭代求解，獲取滿足求解要求的優(yōu)化后的位姿轉(zhuǎn)換矩陣。

13、第二方面，一種實(shí)施例中提供一種基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)系統(tǒng)，包括設(shè)置于車體上的3d激光雷達(dá)、第一存儲(chǔ)器和第一處理器；其中，3d激光雷達(dá)和第一存儲(chǔ)器分別與第一處理器相連，3d激光雷達(dá)用于獲取目標(biāo)點(diǎn)云，目標(biāo)點(diǎn)云包括地面點(diǎn)云和墻面點(diǎn)云，第一存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有程序，第一處理器用于加載第一存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的程序并執(zhí)行上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法。

14、第三方面，一種實(shí)施例中提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述介質(zhì)中存儲(chǔ)有程序，所述程序能夠被處理器加載并執(zhí)行上述實(shí)施例中任意一項(xiàng)所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法。

15、本發(fā)明的有益效果是：

16、由于用于進(jìn)行平面轉(zhuǎn)換的位姿矩陣包括按照順序沿x軸平移的單位長(zhǎng)度，沿y軸平移的單位長(zhǎng)度，沿z軸平移的單位長(zhǎng)度，圍繞x軸旋轉(zhuǎn)的角度，圍繞y軸旋轉(zhuǎn)的角度，以及圍繞z軸旋轉(zhuǎn)的角度，使得在進(jìn)行平面轉(zhuǎn)換時(shí)，由于矩陣中包括了平面的平移量，可以對(duì)基平面進(jìn)行上下左右移動(dòng)，又由于矩陣中包括了平面的旋轉(zhuǎn)角度，使得不僅僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)基平面進(jìn)行上下左右移動(dòng)以得到第二個(gè)平面，還可以以任意角度旋轉(zhuǎn)得到更準(zhǔn)確的第二個(gè)平面。同時(shí)，可以基于該種形式的位姿轉(zhuǎn)換矩陣，只需要設(shè)置一個(gè)基平面，即可根據(jù)相應(yīng)的位姿轉(zhuǎn)換矩陣得到相應(yīng)的平面，減少了設(shè)置和計(jì)算的復(fù)雜性。

17、另外，包括對(duì)位姿轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行優(yōu)化的方法，通過先計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)云類型中每一個(gè)點(diǎn)到優(yōu)化后獲取的平面的距離作為第一距離，然后計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)云類型中所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的第一距離的代價(jià)優(yōu)化函數(shù)，再基于代價(jià)優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行最小二乘法迭代求解，獲取滿足求解要求的優(yōu)化后的位姿轉(zhuǎn)換矩陣，使得可以得到更準(zhǔn)確的位姿轉(zhuǎn)換矩陣，從而得到更準(zhǔn)確的平面方程。

技術(shù)特征：

1.一種基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，三維空間全局坐標(biāo)系的構(gòu)建方法，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，所述的設(shè)置第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣和第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，所述第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣包括：

5.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，所述的基于3d激光雷達(dá)獲取目標(biāo)點(diǎn)云，所述目標(biāo)點(diǎn)云包括地面點(diǎn)云和墻面點(diǎn)云，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，所述的計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)云類型中每一個(gè)點(diǎn)到優(yōu)化后獲取的平面的距離作為第一距離，包括：

7.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，所述的計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)云類型中所有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述第一距離的代價(jià)優(yōu)化函數(shù)，包括：

8.如權(quán)利要求1所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法，其特征在于，所述的基于所述代價(jià)優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行最小二乘法迭代求解，獲取滿足求解要求的優(yōu)化后的位姿轉(zhuǎn)換矩陣，包括：

9.一種基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)置于車體上的3d激光雷達(dá)、第一存儲(chǔ)器和第一處理器；其中，3d激光雷達(dá)和第一存儲(chǔ)器分別與第一處理器相連，3d激光雷達(dá)用于獲取目標(biāo)點(diǎn)云，目標(biāo)點(diǎn)云包括地面點(diǎn)云和墻面點(diǎn)云，第一存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有程序，第一處理器用于加載第一存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的程序并執(zhí)行如權(quán)利要求1到8中任意一項(xiàng)所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述介質(zhì)中存儲(chǔ)有程序，所述程序能夠被處理器加載并執(zhí)行如權(quán)利要求1到8中任意一項(xiàng)所述的基于3d激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于3D激光雷達(dá)的居中檢測(cè)方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，涉及對(duì)象檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，基于構(gòu)建的三維空間全局坐標(biāo)系建立基平面方程，并獲取基平面的參數(shù)矩陣；設(shè)置第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣和第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣，任意一個(gè)位姿轉(zhuǎn)換矩陣包括按照順序沿x軸、y軸和z軸平移的單位長(zhǎng)度，及圍繞x軸y軸和z軸旋轉(zhuǎn)的角度；基于3D激光雷達(dá)獲取目標(biāo)點(diǎn)云；基于地面點(diǎn)云對(duì)第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行優(yōu)化，基于墻面點(diǎn)云對(duì)第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣進(jìn)行優(yōu)化；基于優(yōu)化后的第一位姿轉(zhuǎn)換矩陣獲取地平面參數(shù)矩陣，得到地平面方程；基于優(yōu)化后的第二位姿轉(zhuǎn)換矩陣獲取垂直平面參數(shù)矩陣，得到垂直平面方程。本申請(qǐng)方案，減少了設(shè)置和計(jì)算的復(fù)雜性，提高了路面預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：龍羽,周軍,滑伯璋,黃佳遙,徐菱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都睿芯行科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23