(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210394465.4 (22)申请日 2022.04.12 (71)申请人 天津航天机电设备研究所 地址 300301 天津市滨 海新区高新园区滨 海科技园神舟 大道101号 (72)发明人 王亚东　闫栋　寇士营　王俊德　 (74)专利代理 机构 天津滨海科纬知识产权代理 有限公司 12 211 专利代理师 刘东 (51)Int.Cl. G01S 17/88(2006.01) G01S 17/931(2020.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/762(2022.01)G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 一种基于多线激光雷达的路沿检测方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于多线激光雷达的路 沿检测方法， 包括如下步骤： S1、 获取原始点 云数 据； 通过三维激光雷达扫描车辆周围环境， 获取 原始点云数据坐标； S2、 点 云数据预处理； 对获取 的点云数据进行聚类分割， 提取地面点云数据， 选择感兴趣区域， 并设置对应的阈值； S3、 选择路 沿候选点； 对感兴趣区域内的点 云数据计算路沿 特征信息， 并与设置的阈值进行比较， 选择路沿 候选点； S4、 路沿点的拟合； 对选 择的路沿候选点 进行RANSA C算法与最小 二乘法拟合， 获取路沿模 型。 本发明能够准确提取环境中的路沿信息， 大 大减少了光线、 天气变化等环 境对检测效果的影 响， 鲁棒性高、 计算复杂 度低， 能够实时提取环境 中的路沿信息 。 权利要求书3页 说明书8页 附图5页 CN 114740493 A 2022.07.12 CN 114740493 A 1.一种基于多 线激光雷达的路沿检测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 获取原始点云数据； 通过三维激光雷达扫描车辆周围环境， 获取原始点云数据坐 标； S2、 点云数据预处理； 对获取的点云数据进行聚类分割， 提取地面点云数据， 选择感兴 趣区域， 并设置对应的阈值； S3、 选择路沿候选点； 对感兴趣区域内的点云数据计算路沿特征信息， 并与设置的阈值 进行比较， 选择路沿候选点； S4、 路沿点的拟合； 对选择的路沿候选点进行RANSAC算法拟合与 最小二乘法拟合， 获取 路沿模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于多线激光雷达的路沿检测方法， 其特征在于， 步骤S2 具体包括如下步骤： S21、 点云投影； 以三维激光雷达为原点， 建立三维坐标系， 将以极坐标表示的原始点云 数据转换为三维坐标系 下的点云数据， 将点云数据 投影到包含距离的图像中， 该图像包括 了点云的行列值和距离信息， 行值表示激光 点所在的环数， 列值表示所在该环上的点数； S22、 提取地面； 对点云数据进行聚类与分割， 聚类将特征相近的点视为同一类点， 分割 将一帧点云 分为地面点和非地 面点； S23、 选择感兴趣区域； 在地 面点云数据中， 选择感兴趣区域， 设置对应的阈值。 3.根据权利要求2所述的一种基于多线激光雷达的路沿检测方法， 其特征在于， 步骤 S21具体包括如下 方法： 以三维激光雷达的中心为原点， 车辆前方为x轴正方向， 车辆左方为y轴正方向， 车辆正 上方为z轴正方向建立三 维坐标系， 根据式(1)将极坐标系表示点云转化为三 维坐标系下的 点云： 其中R为点i的距离信息， γi为垂直方向的角度， θi是水平方向的角度， xi、 yi、 zi是点i转 换到笛卡尔坐标系中的坐标值； 计算点云数据每个点所在的环数， 以及每个点对应所在环上的序列值， 作为索引该点 的行值ro w以及列值co lumn， 分别由式(2)计算： 其中， γi表示点i在竖直方向上的扫描角， xi， yi， zi是点i的坐 标值； γb是传感器 最低的竖直扫描角度， γres为传感器在竖直 方向上的角度分 辨率； θi表示点在水平方向上的角度， θres是水平方向上角度的分辨率， H表示每束激光上点权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114740493 A 2的个数， 点的距离信息通过 计算。 4.根据权利要求3所述的一种基于多线激光雷达的路沿检测方法， 其特征在于， 步骤 S22具体方法为： 使用区域增长 法对点云进行聚类， 指 定一个点为搜索起点， 计算其邻域内x 方向或y方向的点与该点的夹角， 并设定了阈值θThreshold＝60°， 若角度大于该值则认为此邻 点和该点是同一类点， 并以该邻点为中心 点继续搜索， 直到没有满足条件的点为止； 根据激 光雷达扫描到地面上相邻两环的数据对应的点在竖直方向上夹角 较小的特征， 由特征值 分割地面点， 其中， Δx， Δy， Δz是相邻环上对应点的x， y， z坐标的差 值， 当夹角 α ＜15 °时， 认为此点是地 面点。 5.根据权利要求4所述的一种基于多线激光雷达的路沿检测方法， 其特征在于： 步骤 S23中， 在选择路沿候选点之前， 首先根据点的x， y坐标的绝对值|x|和|y|， 选定感兴趣区 域。 6.根据权利要求2所述的一种基于多线激光雷达的路沿检测方法， 其特征在于， 步骤S3 的具体方法如下： 步骤S3中的路沿特 征信息包括路沿的方向特 征、 高度特 征和高度变化特 征； 对感兴趣区域内每一环的点云数据， 在三维坐标系的四个象限内分别 选定起始点计算 上述三个特征， 并与设置的阈值进行比较， 选择 出每一环上的候选点。 7.根据权利要求6所述的一种基于多线激光雷达的路沿检测方法， 其特征在于： 步骤S3 中， 选择的候选点需同时满足以下 条件： 根据方向特征， 对感兴趣区域内每一环的点云数据， 在每个象限中选定搜索的起始点， 并计算起始点之后的Nw个点的协方差矩阵与特征值， 若最大的特征值D0和次大的特征值D1 满足条件： D0＞λD1， 则D0对应的特征 向量表示这Nw个点的方向， 结合AGV行驶的方向总是平行于路 面方向的特性， 候选点选择的条件一 为： 其中， (x0,y0,z0)是D0对应的特征向量， θ表示特征 向量与传 感器坐标系x轴单位向量的 夹角， ε为 候选点选择的阈值； 根据高度特 征， 计算了Nw个点的平均高度值 候选点选择的条件二 为： 其中， hr是路面高度， ht是高度阈值， 超过 该值的则不认为是路沿点； 根据高度变化特征， 由于路沿几何形状的约束， 路沿点在 y方向上变化很小， 而z方向上 高度连续增 加， 但不会相比路面产生高度的突变， 该 条件表示 为： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114740493 A 3