CN111562592B - 物体边缘检测方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提出物体边缘检测方法、装置及存储介质。方法包括：当激光雷达发射器对物体进行全方位扫描时，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点。本发明提高了物体边缘检测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及边缘检测技术领域，尤其涉及物体边缘检测方法、装置及存储介质和电子设备。
背景技术
物体边缘检测通常用于空间数据的地、物分割或检测，现有的技术多是通过图像处理的手段，利用图像中像素的灰度差别进行检测，因为边界处一般会有明显的灰度梯度。如常用的算法有Sobel算子、Isotropic Sobel算子和Roberts算子等。
利用图像数据进行边缘检测的缺点如下：
一、受限于数据的质量，比如光照条件导致的边界处灰度差别小，进而影响检测精度。
二、由于现实世界是三维的，而图像通常只具有二维信息，从三维到二维的投影成像不可避免地会丢失一部分信息，因此会影响最终的检测结果的精度。
发明内容
本发明实施例提出物体边缘检测方法、装置及存储介质和电子设备，以提高物体边缘检测的精度。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种物体边缘检测方法，该方法包括：
当激光雷达发射器对物体进行全方位扫描时，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点。
所述选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点之后进一步包括：
采用三维卷积滤波器对得到的所有物体边缘点进行滤波，滤波后剩余的物体边缘点即为最终的物体边缘点。
所述判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值包括：
对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳与最小时间戳的差值，判断该差值是否大于预设阈值，若是，则确定该多个回波信号中至少有一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值。
所述选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点包括：
根据该多个回波信号的生成点的三维坐标，分别计算该多个回波信号的生成点与激光雷达的距离，将最小距离对应的生成点的三维坐标作为物体的一个边缘点的坐标。
一种物体边缘检测装置，该装置包括：
回波信号描述信息保存模块，当激光雷达发射器对物体进行全方位扫描时，对于激光雷达接收器接收到的每个探测信号的回波信号，保存各回波信号的描述信息，该描述信息包括：回波信号生成点的三维坐标和回波信号的时间戳；
边缘点检测模块，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点。
所述边缘点检测模块选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点之后进一步包括：
采用三维卷积滤波器对得到的所有物体边缘点进行滤波，滤波后剩余的物体边缘点即为最终的物体边缘点。
所述边缘点检测模块判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值包括：
对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳与最小时间戳的差值，判断该差值是否大于预设阈值，若是，则确定该多个回波信号中至少有一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值。
所述边缘点检测模块选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点包括：
根据该多个回波信号的生成点的三维坐标，分别计算该多个回波信号的生成点与激光雷达的距离，将最小距离对应的生成点的三维坐标作为物体的一个边缘点的坐标。
一种非瞬时计算机可读存储介质，所述非瞬时计算机可读存储介质存储指令，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如上任一项所述的物体边缘检测方法的步骤。
一种电子设备，包括如上所述的非瞬时计算机可读存储介质、以及可访问所述非瞬时计算机可读存储介质的所述处理器。
本发明实施例中采用激光雷达发射器对物体进行全方位扫描，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点，从而提高了物体边缘检测的精度。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的物体边缘检测方法流程图；
图2为本发明另一实施例提供的物体边缘检测方法流程图；
图3为本发明实施例提供的物体边缘检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
发明人对激光雷达的发射信号和接收信号进行特性分析后发现：
当使用具备多回波特性的激光雷达对非透明物体进行扫描，并记录扫描过程中产生的所有回波数据时，发现：对于多回波雷达发射出的一个激光探测信号，可能会以一个或多个回波信号的形式返回到激光雷达接收器，返回回波信号的数目取决于被扫描的地、物的几何特性。
通常对于理想平面来说，多回波信号是同时发生和返回的，所以多次回波信号会重合，即可视为同一个信号，而对于一般的物体来说，由于其表面发生的不是绝对的镜面反射，因此同一激光探测信号的多个回波信号到达激光雷达接收器的时刻会有差值。如果一激光探测信号的脚点为非边缘点，那么该探测信号的多个回波信号到达激光雷达接收器的时刻差值会很小，如果该激光探测信号的脚点位于边缘点，那么其回波信号可能具有如下特点：部分回波信号的生成点位于物体边缘部分，而另一部分回波信号的生成点则在物体之外的其他物体上，从而导致不同回波信号到达激光雷达接收器的时刻的差值较大。
发明人根据发现的激光雷达的探测信号和回波信号的上述特点给出了本发明实施例提供的物体边缘检测方案。
图1为本发明一实施例提供的物体边缘检测方法流程图，其具体步骤如下：
步骤101：采用激光雷达发射器对物体进行全方位扫描。
步骤102：对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点。
其中，判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值可包括：
对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳与最小时间戳的差值，判断该差值是否大于预设阈值，若是，则确定该多个回波信号中至少有一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值。
其中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点可包括：
根据该多个回波信号的生成点的三维坐标，分别计算该多个回波信号的生成点与激光雷达的距离，将最小距离对应的生成点的三维坐标作为物体的一个边缘点的坐标。
由于在采用激光雷达对一个非透明物体进行全方位扫描时，从微观视角来看，物体的边缘一定会被一激光束(即一个激光探测信号)扫描到，且该束激光必然有一部分落在物体上，而另一部分落在物体外，所以当该激光束的所有回波信号被接收时，回波信号之间的时间戳的差值必然远远大于其它完全落在物体上的激光束的回波信号之间的时间戳的差值，根据该特点为同一激光束的多个回波信号之间的时间戳的差值设置一个阈值，若大于该阈值，则可确定该激光束的回波信号的生成点为物体的边缘点，其中，离激光雷达最近的回波信号的生成点最有可能是物体的边缘点。
图2为本发明另一实施例提供的物体边缘检测方法流程图，其具体步骤如下：
步骤201：采用激光雷达发射器对物体进行全方位扫描。
其中，在采用激光雷达发射器发射探测信号前，可根据物体的位置以及预估的大小，确定激光雷达发射器的发射范围，确保发射的所有探测信号能够覆盖到物体的各个部分，即确保对物体进行全方位扫描。
例如：可采用目前常用的多线激光雷达，其回波类型(Return Type)设置中一般均存在Single Return(单回波)、Multiple Returns(多回波)、Dual Return(双回波)三种模式。对于本发明实施例，采用Multiple Returns模式对物体进行全方位扫描。
步骤202：对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，激光雷达接收器接收该探测信号的回波信号，保存每个回波信号的描述信息包括：回波信号生成点的三维坐标和回波信号的时间戳等。
步骤203：对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若接收到该探测信号的多个回波信号，则对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳和最小时间戳的差值，若该差值大于预设阈值，则对于该多个回波信号，分别计算每个回波信号的生成点与激光雷达之间的距离，将最小距离对应的回波信号的生成点作为物体的边缘点，将最小距离对应的回波信号的生成点的三维坐标放入物体边缘点列表中。
其中，预设阈值的具体取值可根据经验或多次试验得到。
步骤204：当对激光雷达发射器发射的所有探测信号都执行完步骤203时，采用三维卷积滤波器对物体边缘点列表中包含的所有物体边缘点进行滤波，滤波后剩余的物体边缘点即为最终的物体边缘点。
其中，三维卷积滤波器的各滤波系数可根据多次试验确定。三维卷积滤波的目的是剔除离群点。
图3为本发明实施例提供的物体边缘检测装置的结构示意图，该装置主要包括：回波信号描述信息保存模块31和边缘点检测模块32，其中：
回波信号描述信息保存模块31，当激光雷达发射器对物体进行全方位扫描时，对于激光雷达接收器接收到的每个探测信号的回波信号，保存各回波信号的描述信息，该描述信息包括：回波信号生成点的三维坐标和回波信号的时间戳。
边缘点检测模块32，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，根据回波信号描述信息保存模块31保存的该探测信号的回波信号的描述信息，若确定激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点。
一可选实施例中，边缘点检测模块32选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点之后进一步包括：
采用三维卷积滤波器对得到的所有物体边缘点进行滤波，滤波后剩余的物体边缘点即为最终的物体边缘点。
一可选实施例中，边缘点检测模块32判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值包括：
对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳与最小时间戳的差值，判断该差值是否大于预设阈值，若是，则确定该多个回波信号中至少有一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值。
一可选实施例中，边缘点检测模块32选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点包括：
根据该多个回波信号的生成点的三维坐标，分别计算该多个回波信号的生成点与激光雷达的距离，将最小距离对应的生成点的三维坐标作为物体的一个边缘点的坐标。
本发明实施例的有益技术效果如下：
采用激光雷达对物体进行全方位扫描，根据同一激光束在物体边缘处的多个回波信号之间的扫描时长的差，来检测物体边缘点，不受图像数据短板的影响，提高了检测精度。且检测过程更加高效、易用。
本发明实施例还提供一种非瞬时计算机可读存储介质，该非瞬时计算机可读存储介质存储指令，该指令在由处理器执行时使得处理器执行如步骤101-102，或者步骤201-204所述的物体边缘检测方法的步骤。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的非瞬时计算机可读存储介质、以及可访问所述非瞬时计算机可读存储介质的上述处理器。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种物体边缘检测方法，其特征在于，该方法包括：
在采用激光雷达发射器发射探测信号前，根据物体的位置以及预估的大小，确定激光雷达发射器的发射范围，确保发射的所有探测信号能够覆盖到物体的各个部分；
当激光雷达发射器对物体进行全方位扫描时，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点；
所述判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值包括：
对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳与最小时间戳的差值，判断该差值是否大于预设阈值，若是，则确定该多个回波信号中至少有一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值；
所述选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点包括：
根据该多个回波信号的生成点的三维坐标，分别计算该多个回波信号的生成点与激光雷达的距离，将最小距离对应的生成点的三维坐标作为物体的一个边缘点的坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点之后进一步包括：
采用三维卷积滤波器对得到的所有物体边缘点进行滤波，滤波后剩余的物体边缘点即为最终的物体边缘点。
3.一种物体边缘检测装置，其特征在于，该装置包括：
回波信号描述信息保存模块，当激光雷达发射器对物体进行全方位扫描时，对于激光雷达接收器接收到的每个探测信号的回波信号，保存各回波信号的描述信息，该描述信息包括：回波信号生成点的三维坐标和回波信号的时间戳；其中，在采用激光雷达发射器发射探测信号前，根据物体的位置以及预估的大小，确定激光雷达发射器的发射范围，确保发射的所有探测信号能够覆盖到物体的各个部分；
边缘点检测模块，对于激光雷达发射器发射的每个探测信号，若激光雷达接收器接收到该探测信号的多个回波信号，则判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值，若有，则在该多个回波信号的生成点中，选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点；
所述边缘点检测模块判断该多个回波信号中是否有至少一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值包括：
对该多个回波信号的时间戳进行排序，计算最大时间戳与最小时间戳的差值，判断该差值是否大于预设阈值，若是，则确定该多个回波信号中至少有一对回波信号的时间戳的差值大于预设阈值；
所述边缘点检测模块选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点包括：
根据该多个回波信号的生成点的三维坐标，分别计算该多个回波信号的生成点与激光雷达的距离，将最小距离对应的生成点的三维坐标作为物体的一个边缘点的坐标。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述边缘点检测模块选择距离激光雷达最近的生成点作为物体的边缘点之后进一步包括：
采用三维卷积滤波器对得到的所有物体边缘点进行滤波，滤波后剩余的物体边缘点即为最终的物体边缘点。
5.一种非瞬时计算机可读存储介质，所述非瞬时计算机可读存储介质存储指令，其特征在于，所述指令在由处理器执行时使得所述处理器执行如权利要求1或2所述的物体边缘检测方法的步骤。
6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求5所述的非瞬时计算机可读存储介质、以及可访问所述非瞬时计算机可读存储介质的所述处理器。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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