CN112114318A - 一种基于激光雷达的车辆位置确认方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于定位技术与和智能泊车机器人技术领域，公开一种基于激光雷达的车辆位置确认方法及装置。所述方法包括：在停车区域设置可旋转的摄像头和激光雷达；为停车区域建立坐标系；获取停车区域内车辆的图像，记录获取图像时摄像头旋转的角度；通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；启动车辆在坐标系中的可能在坐标系中占据的坐标集附近的激光雷达，扫描车辆轮廓，获得车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置。所述装置结构简单、制造方便，不需对停车区域内部设置任何设备，仅在四周架设设备，不会阻碍用户用车，误差小，反应快。

Description

一种基于激光雷达的车辆位置确认方法及装置

技术领域

本发明属于定位技术与和智能泊车机器人技术领域，尤其涉及一种基于激光雷达的车辆位置确认方法及装置。

背景技术

停车厅是大型无人智能停车场的车辆取放间，用于驾驶人员进行汽车车辆自动取放、停车机器人进行汽车车辆自动取放和汽车车辆外观信息自动测量，是驾驶人员与智能停车场之间的车辆交接间和车辆外观信息自动测量间。

现有的停车厅一般具有立柱、顶棚、卷帘门等外设结构，在这些外设结构上安装激光雷达测距装置、摄像头测距装置等测量装置对车辆外观进行测量。但是，对于使用智能停车场的用户来说，将存车和取车过程越简单越好。现有带有外设结构的停车厅，要求用户具有熟练的倒车入库、倒车转弯等技巧，这些会使驾驶技术不熟练的用户望而却步。如果将这些外设结构都去掉，甚至没有固定的停车位。只要在指定的场地，用户可以任意位置和角度的停放车辆，这样对智能停车场的用户来说，一切都是自由的，不需要特别注意停车位置和角度，省心省力，更符合用户的期待。但是，这就要求停车机器人能够确定待存车辆的位置，并调整机器人的姿态，以便搬运车辆。其中，在一个较大的中间没有架设任何设备的停车空间如何确认车辆的位置是实现上述用户的期待的主要问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明的目的在于提出一种基于激光雷达的车辆位置确认方法及装置，能够实现在中间没有架设任何设备的开阔停车区域中确认车辆的位置，以便停车机器人行走到车辆旁边，并将车辆搬运到指定停车位。

本发明采用的技术方案如下所述：

本发明提供一种基于激光雷达的车辆位置确认方法，所述方法包括：

在停车区域四角设置一个位置固定且可旋转的摄像头，且其可记录旋转的角度；

在停车区域四周都设置一个或多个固定且可旋转的激光雷达，且其可记录旋转的角度；

为停车区域建立坐标系，每个摄像头和激光雷达的坐标是固定的；

获取停车区域内车辆的图像，记录获取图像时摄像头旋转的角度；

通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；

启动车辆可能在坐标系中占据的坐标集附近的激光雷达，扫描车辆轮廓，获得车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；

根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置。

进一步的，所述通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集，包括如下内容：

将拍摄了车辆图像进行处理，确认图像中是否有车辆的图像，若有，则根据每个摄像头旋转的角度和对应图像的焦距得到数条直线，这些直线间的交点或这些直线上最接近彼此的点的集合，即为车辆可能在坐标系中占据的坐标集。

进一步的，所述扫描车辆轮廓，获得车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型，包括如下内容：

获得车辆轮廓与扫描这些轮廓的激光雷达之间的距离，及旋转角度；

已知每个激光雷达在坐标系中的坐标，得到车辆不同位置在坐标系中的坐标；

将车辆四周不同位置对应的坐标集合为坐标集，建立车辆在坐标系中的模型。

进一步的，所述根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置，包括如下内容：

车辆在坐标系中的模型对应的坐标集，采集其在不同水平面上的水平坐标集，计算所述水平坐标集围成图形的面积；

获取面积最大的水平坐标集，其围成的图形为车辆水平面上最大的轮廓形状；

根据停车机器人搬运车辆的方式，确定停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

例如，如果停车机器人在车辆侧方将叉臂插入车底，则在面积最大的水平坐标集围成的图形的长度方向上的中间为停车机器人搬运车辆时的最佳位置；如果停车机器人在车辆前方或后方将叉臂插入车底，则在面积最大的水平坐标集围成的图形的宽度方向上的中间为停车机器人搬运车辆时的最佳位置；如果停车机器人潜入车底搬运车辆，则在面积最大的水平坐标集围成的图形的中心为停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

进一步的，所述一种基于激光雷达的车辆位置确认方法还包括：

收到停车机器人发出的未找到指定车辆的信号后，显示该车辆在停车区域内的图像，并发出请确认车辆位置是否正确的选择按钮；

若收到管理人员确认车辆位置正确的选择，则重新获取确认车辆位置，并通知停车机器人搬运车辆；

若收到管理人员确认车辆位置不正确的选择，则要求管理人员人工调整摄像头获取车辆的图像，再确认车辆位置，并通知停车机器人搬运车辆。

本发明还提供基于上述基于激光雷达的车辆位置确认方法的装置，所述装置包括：

架设在停车区域四角的摄像头及摄像头固定结构，用于获取停车区域内车辆的图像、焦距和时间，并将其发送给数据处理模块，以及固定摄像头；

架设在停车区域四周的激光雷达及激光雷达固定结构，用于扫描车辆可能在坐标系中占据的坐标集附近的车辆轮廓和时间，并将其发送给数据处理模块，以及固定激光雷达；

与摄像头或激光雷达连接在一起的角度检测传感器，记录摄像头或激光雷达转动的角度和时间，并将其发送给数据处理模块；

数据处理模块，用于为停车区域建立坐标系，记录每个摄像头和激光雷达的坐标；通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；计算激光雷达扫描的车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置，并将其发送给停车机器人控制器。

进一步的，所述数据处理模块，还用于将拍摄了车辆图像进行处理，确认图像中是否有车辆的图像，若有，则根据每个摄像头旋转的角度和对应图像的焦距得到数条直线，这些直线间的交点或这些直线上最接近彼此的点的集合，即为车辆可能在坐标系中占据的坐标集。

进一步的，所述数据处理模块，还用于获得车辆轮廓与扫描这些轮廓的激光雷达之间的距离，及旋转角度；已知每个激光雷达在坐标系中的坐标，得到车辆不同位置在坐标系中的坐标；将车辆四周不同位置对应的坐标集合为坐标集，建立车辆在坐标系中的模型。

进一步的，所述数据处理模块，还用于车辆模型对应的坐标集，采集其在不同水平面上的水平坐标集，计算所述水平坐标集围成图形的面积；获取面积最大的水平坐标集，其围成的图形为车辆水平面上最大的轮廓形状；根据停车机器人搬运车辆的方式，确定停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

进一步的，所述数据处理模块可以是云端数据服务器，通过网络与摄像头、角度检测传感器、停车机器人控制器相互连接。

进一步的，所述基于激光雷达的车辆位置确认装置，还包括：

管理平台，用于接收停车机器人发出的未找到指定车辆的信号，并显示该车辆在停车区域内的图像，并发出请确认车辆位置是否正确的选择按钮；若收到管理人员确认车辆位置正确的选择，则通知数据处理模块重新获取确认车辆位置及通知停车机器人控制器搬运车辆；若收到管理人员确认车辆位置不正确的选择，人工调整摄像头获取车辆的图像，再通知数据处理模块重新获取确认车辆位置及通知停车机器人控制器搬运车辆。

本发明具有如下有益效果：

1、所述装置结构简单、制造方便，不需要对停车区域内部设置任何设备，仅在停车区域四周架设了部分设备，不会阻碍用户停车和启动；

2、通过摄像头获取图形，和激光雷达扫描车辆轮廓，经过计算和坐标系拟合，精度高、误差小；

3、通过云端数据服务器计算，反应快，等待时间短。

附图说明

图1为本发明基于激光雷达的车辆位置确认装置的示意图；

其中，1为停车区域，2为摄像头，3为角度检测传感器，4为摄像头固定结构，5为激光雷达，6为激光雷达固定结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例涉及一种基于激光雷达的车辆位置确认装置，如图1所示，所述装置包括：

架设在停车区域1四角的摄像头2及摄像头固定结构4，用于获取停车区域的图像、焦距和时间，并将其发送给数据处理模块，以及固定摄像头2；

架设在停车区域1四周的激光雷达5及激光雷达固定结构6，用于扫描车辆可能在坐标系中占据的坐标集附近的车辆轮廓和时间，并将其发送给数据处理模块，以及固定激光雷达5；

与摄像头2或激光雷达5连接在一起的角度检测传感器3，记录摄像头2或激光雷达5转动的角度和时间，并将其发送给数据处理模块；

数据处理模块，用于为停车区域建立坐标系，记录每个摄像头和激光雷达的坐标；通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；计算激光雷达扫描的车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置，并将其发送给停车机器人控制器；将拍摄了车辆图像进行处理，确认图像中是否有车辆的图像，若有，则根据每个摄像头旋转的角度和对应图像的焦距得到数条直线，这些直线间的交点或这些直线上最接近彼此的点的集合，即为车辆可能在坐标系中占据的坐标集；获得车辆轮廓与扫描这些轮廓的激光雷达之间的距离，及旋转角度；已知每个激光雷达在坐标系中的坐标，得到车辆不同位置在坐标系中的坐标；将车辆四周不同位置对应的坐标集合为坐标集，建立车辆在坐标系中的模型；车辆模型对应的坐标集，采集其在不同水平面上的水平坐标集，计算所述水平坐标集围成图形的面积；获取面积最大的水平坐标集，其围成的图形为车辆水平面上最大的轮廓形状；根据停车机器人搬运车辆的方式，确定停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

管理平台，用于接收停车机器人发出的未找到指定车辆的信号，并显示该车辆在停车区域内的图像，并发出请确认车辆位置是否正确的选择按钮；若收到管理人员确认车辆位置正确的选择，则通知数据处理模块重新获取确认车辆位置及通知停车机器人控制器搬运车辆；若收到管理人员确认车辆位置不正确的选择，人工调整摄像头获取车辆的图像，再通知数据处理模块重新获取确认车辆位置及通知停车机器人控制器搬运车辆。

所述数据处理模块是云端数据服务器，通过网络与摄像头、角度检测传感器、停车机器人控制器相互连接。

实施例中使用上述基于激光雷达的车辆位置确认装置确认车辆位置的方法包括：

S1：摄像头2获取停车区域内车辆的图像、焦距和时间，角度检测传感器3记录获取图像时摄像头旋转的角度和时间；

S2：通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；

具体包括：将拍摄了车辆图像进行处理，确认图像中是否有车辆的图像，若有，则根据每个摄像头旋转的角度和对应图像的焦距得到数条直线，这些直线间的交点或这些直线上最接近彼此的点的集合，即为车辆可能在坐标系中占据的坐标集。

S3：启动车辆在坐标系中的可能在坐标系中占据的坐标集附近的激光雷达，扫描车辆轮廓，获得车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；

具体包括：

(A)获得车辆轮廓与扫描这些轮廓的激光雷达之间的距离，及旋转角度；

(B)已知每个激光雷达在坐标系中的坐标，得到车辆不同位置在坐标系中的坐标；

(C)将车辆四周不同位置对应的坐标集合为坐标集，建立车辆在坐标系中的模型。

S4：根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置。

具体包括：

(A)车辆在坐标系中的模型对应的坐标集，采集其在不同水平面上的水平坐标集，计算所述水平坐标集围成图形的面积；

(B)获取面积最大的水平坐标集，其围成的图形为车辆水平面上最大的轮廓形状；

(C)根据停车机器人搬运车辆的方式，确定停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

其中，本实施例中的停车机器人为在车辆侧方将叉臂插入车底，则在面积最大的水平坐标集围成的图形的长度方向上的中间为停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

本实施例中的基于激光雷达的车辆位置确认装置还包括人工矫正流程，具体包括：

(A)收到停车机器人发出的未找到指定车辆的信号后，显示该车辆在停车区域内的图像，并发出请确认车辆位置是否正确的选择按钮；

(B)若收到管理人员确认车辆位置正确的选择，则重新获取确认车辆位置，并通知停车机器人搬运车辆；若收到管理人员确认车辆位置不正确的选择，则要求管理人员人工调整摄像头获取车辆的图像，再确认车辆位置，并通知停车机器人搬运车辆。

以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于激光雷达的车辆位置确认方法，其特征在于，所述方法包括：

在停车区域四角设置一个位置固定且可旋转的摄像头，且其可记录旋转的角度；

在停车区域四周都设置一个或多个固定且可旋转的激光雷达，且其可记录旋转的角度；

为停车区域建立坐标系，每个摄像头和激光雷达的坐标是固定的；

获取停车区域内车辆的图像，记录获取图像时摄像头旋转的角度；

通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；

启动车辆可能在坐标系中占据的坐标集附近的激光雷达，扫描车辆轮廓，获得车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；

根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆位置确认方法，其特征在于，所述通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集，包括如下内容：

将拍摄了车辆图像进行处理，确认图像中是否有车辆的图像，若有，则根据每个摄像头旋转的角度和对应图像的焦距得到数条直线，这些直线间的交点或这些直线上最接近彼此的点的集合，即为车辆可能在坐标系中占据的坐标集。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆位置确认方法，其特征在于，所述扫描车辆轮廓，获得车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型，包括如下内容：

获得车辆轮廓与扫描这些轮廓的激光雷达之间的距离，及旋转角度；

已知每个激光雷达在坐标系中的坐标，得到车辆不同位置在坐标系中的坐标；

将车辆四周不同位置对应的坐标集合为坐标集，建立车辆在坐标系中的模型。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆位置确认方法，其特征在于，所述根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置，包括如下内容：

车辆在坐标系中的模型对应的坐标集，采集其在不同水平面上的水平坐标集，计算所述水平坐标集围成图形的面积；

获取面积最大的水平坐标集，其围成的图形为车辆水平面上最大的轮廓形状；

根据停车机器人搬运车辆的方式，确定停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆位置确认方法，其特征在于，所述方法包括：

收到停车机器人发出的未找到指定车辆的信号后，显示该车辆在停车区域内的图像，并发出请确认车辆位置是否正确的选择按钮；

若收到管理人员确认车辆位置正确的选择，则重新获取确认车辆位置，并通知停车机器人搬运车辆；

若收到管理人员确认车辆位置不正确的选择，则要求管理人员人工调整摄像头获取车辆的图像，再确认车辆位置，并通知停车机器人搬运车辆。

6.一种基于如权利要求1-5中任意一项所述的基于激光雷达的车辆位置确认方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

架设在停车区域四角的摄像头及摄像头固定结构，用于获取停车区域内车辆的图像、焦距和时间，并将其发送给数据处理模块，以及固定摄像头；

架设在停车区域四周的激光雷达及激光雷达固定结构，用于扫描车辆可能在坐标系中占据的坐标集附近的车辆轮廓和时间，并将其发送给数据处理模块，以及固定激光雷达；

与摄像头或激光雷达连接在一起的角度检测传感器，记录摄像头或激光雷达转动的角度和时间，并将其发送给数据处理模块；

数据处理模块，用于为停车区域建立坐标系，记录每个摄像头和激光雷达的坐标；通过图像、图像对应的焦距及旋转的角度计算车辆可能在坐标系中占据的坐标集；计算激光雷达扫描的车辆轮廓在坐标系中对应的坐标集，得到车辆在坐标系中的模型；根据车辆模型，确定停车机器人在搬运车辆时的最佳位置，并将其发送给停车机器人控制器。

7.根据权利要求6所述的基于激光雷达的车辆位置确认方法的装置，其特征在于，所述数据处理模块，还用于将拍摄了车辆图像进行处理，确认图像中是否有车辆的图像，若有，则根据每个摄像头旋转的角度和对应图像的焦距得到数条直线，这些直线间的交点或这些直线上最接近彼此的点的集合，即为车辆可能在坐标系中占据的坐标集；获得车辆轮廓与扫描这些轮廓的激光雷达之间的距离，及旋转角度；已知每个激光雷达在坐标系中的坐标，得到车辆不同位置在坐标系中的坐标；将车辆四周不同位置对应的坐标集合为坐标集，建立车辆在坐标系中的模型。

8.根据权利要求6所述的基于激光雷达的车辆位置确认方法的装置，其特征在于，所述数据处理模块，还用于车辆模型对应的坐标集，采集其在不同水平面上的水平坐标集，计算所述水平坐标集围成图形的面积；获取面积最大的水平坐标集，其围成的图形为车辆水平面上最大的轮廓形状；根据停车机器人搬运车辆的方式，确定停车机器人搬运车辆时的最佳位置。

9.根据权利要求6所述的基于激光雷达的车辆位置确认方法的装置，其特征在于，所述数据处理模块可以是云端数据服务器，通过网络与摄像头、角度检测传感器、停车机器人控制器相互连接。

10.根据权利要求6所述的基于激光雷达的车辆位置确认方法的装置，其特征在于，所述基于激光雷达的车辆位置确认装置，还包括：

管理平台，用于接收停车机器人发出的未找到指定车辆的信号，并显示该车辆在停车区域内的图像，并发出请确认车辆位置是否正确的选择按钮；若收到管理人员确认车辆位置正确的选择，则通知数据处理模块重新获取确认车辆位置及通知停车机器人控制器搬运车辆；若收到管理人员确认车辆位置不正确的选择，人工调整摄像头获取车辆的图像，再通知数据处理模块重新获取确认车辆位置及通知停车机器人控制器搬运车辆。

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