CN112446953A - 点云处理方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及点云地图处理技术领域，提供了一种点云处理方法、装置、计算机设备和存储介质，包括：将基于所获取的待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。可见，本申请利用点云地图中点云在高度方向上的投影重叠情况进行分层，保证同一点云层不同高度的点云之间在高度方向上的投影不存在点云重叠的情况，有利于后续对同一点云层的点云进行语义标注、测距等处理。

Description

点云处理方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及点云地图处理技术领域，特别是涉及一种点云处理方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着点云地图处理技术的发展，基于点云构建的点云地图由于具有较高精度而被广泛应用。其中，针对点云地图的处理可以包括对点云进行语义标注(如车道线标注)、测定点云之间的距离等。以车道线标注为例，在处理过程中往往会将点云地图转化为俯视图，并在俯视图的视角下进行车道线的语义标注。然而，对于类似立交桥的多层道路，在俯视图的视角下进行语义标注时，下层高架桥的点云可能会被上层高架桥的点云遮挡，即不同高度的点云出现投影重叠，导致难以对下层高架桥的点云进行语义标注。从上述立交桥等多层结构的场景可以看出，点云地图存在不同高度点云的投影重叠问题。

针对点云地图存在不同高度点云的投影重叠问题，传统技术所提供的点云处理方式是根据固定高度将点云分至不同的点云层，但是，像上述具有多层结构的立交桥的场景，上层高架桥与下层高架桥之间的高度差并不是固定不变的，因此，这种处理方式仍然无法保证被划分到同个点云层的不同高度点云不存在投影重叠。可见，有必要提出一种点云处理方法以解决点云地图存在不同高度点云的投影重叠的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种点云处理方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种点云处理方法，所述方法包括：

获取待处理点云；

将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；

基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。

在其中一个实施例中，所述将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠，包括：

将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个连续点云轨迹段；

将所述多个连续点云轨迹段中自身存在所述层间点云投影重叠的连续点云轨迹段作为待切分的连续点云轨迹段；

在与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段上切分所述待切分的连续点云轨迹段，得到所述多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在所述层间点云投影重叠。

在其中一个实施例中，所述将所述多个连续点云轨迹段中自身存在所述层间点云投影重叠的连续点云轨迹段作为待切分的连续点云轨迹段之前，所述方法还包括：

判断所述多个连续点云轨迹段中任一连续点云轨迹段自身在所述高度方向上的投影是否存在交叉；

若存在所述交叉，则确定所述任一连续点云轨迹段自身存在所述层间点云投影重叠，并将形成所述交叉的点云轨迹段作为所述与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段；

和/或，

判断所述任一连续点云轨迹段中在所述高度方向上的投影是否包括相互靠近的平行轨迹投影；所述相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离；

若包括所述相互靠近的平行轨迹投影，则确定所述任一连续点云轨迹段自身存在所述层间点云投影重叠，并将位于形成所述平行轨迹投影的点云轨迹段之间的点云轨迹段作为所述与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。

在其中一个实施例中，

所述形成所述交叉的点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于车辆可通行高度；和/或，

所述形成所述平行轨迹投影的点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于所述车辆可通行高度。

在其中一个实施例中，所述将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个连续点云轨迹段，包括：

判断所述点云轨迹中相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离是否大于预设距离；

若是，则在所述相邻点云处切分所述点云轨迹，得到所述多个连续点云轨迹段；其中，各连续点云轨迹段中任意相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离小于所述预设距离。

在其中一个实施例中，所述判断所述点云轨迹中相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离是否大于预设距离之前，所述方法还包括：

基于各待处理点云具有的轨迹属性，将各待处理点云归入对应的轨迹中；

将属于同一个轨迹的待处理点云按照点云采集时间排序形成对应的点云轨迹。

在其中一个实施例中，所述基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中之前，所述方法还包括：

若所述多个点云轨迹段中任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的投影存在交叉，且所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，则确定所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上具有所述点云投影重叠关系；

和/或，

若任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的投影属于相互靠近的平行轨迹投影，且所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于所述车辆可通行高度，则确定所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上具有所述点云投影重叠关系；其中，所述相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离。

一种点云处理装置，所述装置包括：

点云获取模块，用于获取待处理点云；

点云轨迹切分模块，用于将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；

点云轨迹段分层模块，用于基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

上述点云处理方法、装置、计算机设备和存储介质中，计算机设备获取待处理点云；将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。可见，在本申请提供的点云处理方法中，切分点云轨迹所得到的各点云轨迹段自身在高度方向上不存在层间点云投影重叠，然后按照不同点云轨迹段之间在高度方向上的点云投影重叠关系，将各点云轨迹归类到不同的点云层中，使得同一点云层中的点云轨迹段在高度方向上不存在层间点云投影重叠；也就是说，在点云轨迹段自身在高度方向上不存在层间点云投影重叠的情况下，基于点云轨迹段两两之间在高度方向上的点云投影重叠关系，对点云轨迹段进行分层，使得同一点云层的点云轨迹段之间不存在层间点云投影重叠，保证同一点云层的不同高度点云之间不存在投影重叠。

附图说明

图1为一个实施例中不同高度的点云之间在高度方向上的存在投影重叠的示意图；

图2为一个实施例中点云处理方法的流程示意图；

图3为一个实施例中形成交叉的点云轨迹段示意图；

图4为一个实施例中对形成交叉的点云轨迹段进行切分的示意图；

图5为一个实施例中存在相互靠近的平行轨迹投影的点云轨迹段示意图；

图6为一个实施例中对存在相互靠近的平行轨迹投影的点云轨迹段进行切分的示意图；

图7为一个实施例中对点云轨迹段进行连续性切分的示意图；

图8为一个实施例中点云轨迹段之间的高度差小于可通行高度的示意图；

图9为一个实施例中点云轨迹段之间的高度差大于可通行高度的示意图；

图10为另一个实施例中点云处理方法的流程示意图；

图11为一个实施例中点云轨迹段的分层结果示意图；

图12为一个实施例中点云处理装置的结构框图；

图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以道路为例介绍对应的点云采集场景。如图1所示，针对道路101，点云采集设备在O位置时，可以以360度的采集方向按照点云采集范围R采集对应的点云；因此，点云采集设备沿着道路101移动采集，可以形成针对道路101的点云轨迹(记为A)，对应地，形成道路101的点云轨迹的点云处于点云采集范围R。同样地，点云采集设备可以按照对道路101的点云采集方式，采集道路102的点云，并形成道路102的点云轨迹(记为B)。

对道路101和道路102进行车道线语义标注时，一般将点云轨迹A和B投影在xy平面上，在z轴视角(相当于俯视图视角)上进行车道线标注；但是，由于点云轨迹A/B所包括的点云是处于点云采集范围R内的，因此，如果道路101和道路102在xy平面上的距离较近，点云轨迹A和B被投影在xy平面后，会形成部分点云重叠，该点云重叠可以是如图1所示的黑色区域。

上述不同高度的点云重叠的场景中，点云轨迹A对应的点云采集范围和点云轨迹B对应的点云采集范围均为R；可以理解的是，在点云轨迹A对应的点云采集范围较大、点云轨迹B对应的点云采集范围较小的情况下，也可以发生上述不同高度的点云重叠。

基于此，本申请提出一种点云处理方法，利用点云地图中点云在高度方向(如z轴方向)上的投影重叠情况进行分层，保证同一点云层不同高度的点云之间被投影至预设平面(如xy平面)后不存在点云重叠的情况，有利于后续对同一点云层的点云进行语义标注、测距等处理。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种点云处理方法，以该方法应用于计算机设备为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S201，计算机设备获取待处理点云；

步骤S202，计算机设备将待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠。

以高度方向为z方向，高度方向上的投影处于xy平面为例介绍上述步骤：计算机设备基于获取到的待处理点云形成点云轨迹后，点云轨迹可以在xy平面上形成点云轨迹投影，并根据点云轨迹投影情况切分点云轨迹，形成多个点云轨迹段。

层间点云投影重叠可以理解为同一点云轨迹(或点云轨迹段)不同高度间的点云在高度方向上存在投影重叠。

例如，点云轨迹段abecd中各高度的点云被投影至xy平面形成如图3所示的点云轨迹投影，可以看出，图3的点云轨迹投影中，在不同高度的点云b和点云c在z轴方向上的投影相交(相当于投影重叠)，因此，点云轨迹段abecd存在层间点云投影重叠。

此时，为了避免点云轨迹段abecd的层间点云投影重叠，可以对点云轨迹段abecd进行切分，形成图4所示的点云轨迹段abe和ecd；可以看出点云轨迹段abe和ecd各自在xy平面上的投影均不存在层间点云投影重叠。

又例如，点云轨迹段higqf中各高度的点云被投影至xy平面形成图5所示的点云轨迹投影，可以看出，图5的点云轨迹投影中，虚线圆圈内的两个点云轨迹投影段之间接近平行且相互靠近；虽然虚线圆圈内的两个点云轨迹投影段没有相交，但由于是以特定的点云采集范围进行的点云采集，因此，这两个点云轨迹段实际包括部分点云沿z轴方向上的投影形成重叠(可以理解为：根据点云采集范围，分别对点云轨迹段h-g进行膨胀得到实际点云范围，对点云轨迹段g-f进行轨迹段膨胀得到实际点云范围，从图5可以看出，这两个轨迹段膨胀后存在实际重叠部分)，故，点云轨迹段higqf也存在层间点云投影重叠。

此时，为了避免点云轨迹段higqf的层间点云投影重叠，可以对点云轨迹段higqf进行切分，形成图6所示的点云轨迹段hig和gqf；可以看出点云轨迹段hig和gqf各自在xy平面上的投影均不存在层间点云投影重叠。

步骤S203，计算机设备基于各点云轨迹段之间在高度方向上的点云投影重叠关系，将各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在高度方向上不存在层间点云投影重叠。

点云投影重叠关系可以理解为：如果任意两个点云轨迹(或点云轨迹段)的点云沿高度方向的投影存在重叠，那么这两个点云轨迹(或点云轨迹段)具备点云投影重叠关系。

以对上述点云轨迹段abe、ecd、hig和gqf进行分层归类处理为例介绍本步骤。如果点云轨迹段abe和ecd位于xy平面的同一点云层，那么这两个点云轨迹段之间所包括的点云存在重叠，因此，这两个点云轨迹段之间可以认为在高度方向上存在点云投影重叠关系；如果点云轨迹段hig和gqf位于xy平面的同一点云层，那么这两个点云轨迹段之间所包括的点云存在重叠，因此，这两个点云轨迹段之间也可以认为在高度方向上存在点云投影重叠关系。计算机设备在得到上述点云轨迹段后，可以将点云轨迹段abe和点云轨迹段ecd分别归类至xy平面的第一点云层和第二点云层，以使点云轨迹段abe和点云轨迹段ecd不会位于同一点云层，以避免点云轨迹段abe的点云和点云轨迹段ecd的点云在同一点云层出现重叠情况。同理，计算机设备也可以将点云轨迹段hig和点云轨迹段gqf分别归类至xy平面的第一点云层和第二点云层，或，分别归至xy平面的第三点云层和第四点云层，又或，分别归至xy平面的第一点云层和第四点云层。可以理解的是，如果第一点云层还存在点云轨迹段jk，且该点云轨迹段jk与点云轨迹段hig在高度方向上存在点云投影重叠关系，此时，点云轨迹段hig需要归类至除第一点云层和点云轨迹段gqf所属点云层外的其他点云层中，以保证被划分至同一点云层的各点云轨迹段之间在高度方向上不存在点云投影重叠。

上述点云处理方法中，计算机设备切分点云轨迹所得到的各点云轨迹段自身在高度方向上不存在层间点云投影重叠，然后按照不同点云轨迹段之间在高度方向上的点云投影重叠关系，将各点云轨迹归类到不同的点云层中，使得同一点云层中的点云轨迹段在高度方向上不存在层间点云投影重叠；也就是说，在点云轨迹段自身在高度方向上不存在层间点云投影重叠的情况下，基于点云轨迹段两两之间在高度方向上的点云投影重叠关系，对点云轨迹段进行分层，使得同一点云层的点云轨迹段之间不存在层间点云投影重叠，保证同一点云层的不同高度点云之间不存在投影重叠。

在一个实施例中，计算机设备在执行步骤S202时，进一步可以执行如下步骤：将待处理点云形成的点云轨迹切分成多个连续点云轨迹段；将多个连续点云轨迹段中自身存在层间点云投影重叠的连续点云轨迹段作为待切分的连续点云轨迹段；在与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段上切分待切分的连续点云轨迹段，得到多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠。

其中，与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段可以是如图4的点云轨迹段bec和图5的点云轨迹段igq。

在上述实施例中，计算机设备得到点云轨迹后，先根据点云轨迹的连续性进行切分，得到多个连续点云轨迹段，例如图3示出的点云轨迹段abecd和图5示出的点云轨迹段higqf。然后计算机设备根据各点云轨迹段自身是否存在层间点云投影重叠进行切分；计算机设备在切分点云轨迹段时，切分的位置可以与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段中的任一处，如点云e处和点云g处；进而计算机设备完成切分后，可以得到多个自身不存在层间点云投影重叠的点云轨迹段，如点云轨迹段abe、点云轨迹段ecd、点云轨迹段hig、点云轨迹段gqf。

可见，在上述实施例中，计算机设备先对点云轨迹进行连续性切分，然后在根据各点云轨迹段自身是否存在层间点云投影重叠进行切分，保证得到的点云轨迹段是连续且自身不存在层间点云投影重叠，有利于点云轨迹段的分层处理。

其中，关于上述连续性切分，由于在点云地图处理过程中，存在删除同一点云轨迹的部分帧点云的操作，这些操作会导致点云轨迹不连续，因此，需要将不连续的点云轨迹切分成更小的连续点云轨迹段，判断是否切分可以是根据相邻点云之间在xy平面上的距离是否大于预设距离。

计算机设备在对点云轨迹进行连续性切分时，可以执行如下步骤：判断点云轨迹中相邻点云之间在高度方向上的投影对应的距离是否大于预设距离；若是，则在相邻点云处切分点云轨迹，得到多个连续点云轨迹段；其中，各连续点云轨迹段中任意相邻点云之间在高度方向上的投影对应的距离小于预设距离。

以高度方向为z轴方向且投影位于xy平面为例介绍上述步骤。如图7所示，点云轨迹lmnp在xy平面上形成的点云轨迹投影中，相邻点云m和n在xy平面上的距离较大，此时，计算机设备可以认定上述点云轨迹lmnp在m和n处不连续，因此，将点云轨迹lmnp切分为点云轨迹段lm和点云轨迹段np。其中，点云轨迹段lm和点云轨迹段np中，任意相邻点云之间在xy平面上的距离均小于预设距离，属于连续的点云轨迹段。并且，由于上述点云轨迹段lm和点云轨迹段np均是来源于同一点云轨迹lmnp，因此，点云轨迹段lm和点云轨迹段np可以认为是具有相同的轨迹属性。

更进一步地，计算机设备在进行连续性切分之前，形成点云轨迹的过程可以包括：基于各待处理点云具有的轨迹属性，将各待处理点云归入对应的轨迹中；将属于同一个轨迹的待处理点云按照点云采集时间排序形成对应的点云轨迹。

在绘制高精度的点云地图时，一般需要利用点云采集设备进行点云采集；点云采集设备可以搭载在车辆上，同一车辆在连续时间内采集的点云会形成一个点云数据包。在构建高精度的点云地图时，从点云数据包里解析得到的每一帧点云具有该帧点云对应的点云数据包的轨迹属性(轨迹属性可以是轨迹名)、以及对应的优化后的空间位置坐标x，y，z。若一个区域的点云地图较大，点云数据包可以分块存储，形成多个点云块；对应地，可以以点云块为单位进行多层点云分割。

以对点云块为例介绍，计算机设备先加载其中一个点云块内的全部帧点云及其对应的轨迹名(相当于点云具有的轨迹属性)、优化的空间位置坐标。然后将对应于同一轨迹名的点云归入同一轨迹中，并按照各帧点云的点云采集时间对同一轨迹中的点云进行排序，形成对应的点云轨迹。

进一步地，计算机设备在确定上述与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段时，可以执行如下步骤：计算机设备判断多个连续点云轨迹段中任一连续点云轨迹段自身在高度方向上的投影是否存在交叉；若存在交叉，计算机设备则确定任一连续点云轨迹段自身存在层间点云投影重叠，并将形成交叉的点云轨迹段作为与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。

示例性地，如图4所示，由于点云b和c处的投影在xy平面上存在相交，因此，计算机设备可以将点云b和c之间的点云轨迹段(即点云轨迹段bec，也可以称为交叉点云轨迹段)作为与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。进而，计算机设备可以在点云轨迹段bec之间任选一处进行切分，如选择点云e处进行切分，得到点云轨迹段abe和点云轨迹段ecd。

其中，如果在点云轨迹段cd之间也存在上述相交情况，计算机设备可以按照上述方式，在交叉点云轨迹段之间任选一处进行切分，以保证最终的各点云轨迹段自身不存在上述层间点云投影重叠。

更进一步地，计算机设备可以通过建立kdtree搜索的方式找到点云b的点云帧索引index_b、点云c的点云帧索引index_c，并确定(index_b+index_c)/2的点云帧索引，将该处的点云作为切分处，并进行点云轨迹的切分，并利用上述方法不断递归切分，最后得到自身不交叉的连续点云轨迹段(即自身不存在上述层间点云投影重叠的点云轨迹段)。

其中，kdtree是k-dimensional树(k维树)的简称，是一种对k维空间中的实例点进行存储以便对其进行快速检索的树形数据结构。

进一步地，计算机设备在确定上述与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段时，可以执行如下步骤：判断任一连续点云轨迹段中在高度方向上的投影是否包括相互靠近的平行轨迹投影；相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离；若包括相互靠近的平行轨迹投影，则确定任一连续点云轨迹段自身存在层间点云投影重叠，并将位于形成平行轨迹投影的点云轨迹段之间的点云轨迹段作为与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。

其中，点云采集距离可以是根据点云轨迹段的点云采集范围确定的，例如可以是两个点云轨迹段的点云采集范围之和，如2R。

示例性地，如图5所示，虚线圆圈处的两个点云轨迹段hi与qf之间接近平行且相互靠近，因此，点云轨迹段higqf在xy平面上的投影包括相互靠近的平行轨迹投影，形成上述平行轨迹投影的点云轨迹段是点云轨迹段hi和qf，位于点云轨迹段hi和qf之间的点云轨迹段igq作为与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。进而，计算机设备可以在点云轨迹段igq之间任选一处进行切分，如选择点云g处进行切分，得到点云轨迹段hig和点云轨迹段gqf。

其中，计算机设备也可以利用上述kdtree搜索和点云帧索引方式进行递归切分，这里不赘述。

在上述实施例中，在与层间点云投影重叠对应的点云轨迹段中选择一处进行切分，可以保证切分得到的各点云轨迹段自身不存在上述层间点云投影重叠。

为了保证车辆、机器人等可移动设备可以在通道中正常行驶，通道具备一定的可通行高度(该可通行高度可以是车辆可通行高度、机器人可通行高度等)；如在可通行高度对应的通行空间中，一般不存在障碍物(如树木)阻挡车辆、机器人移动。如图8所示，通道1的车辆可通行高度对应的通行空间中，不存在阻碍车辆通行的树。

在进行车道线语义标注的场景中，由于仅需标注车道线，因此，即使采集到的点云包括道路以上的空间的点云，一般保留贴近道路的点云，例如，仅保留通道1贴近地面的点云和通道2贴近地面的点云。

如果通道1的地面和通道2的地面之间的高度差h1小于车辆的可通行高度，那么即使通道1和通道2在俯视图视角下靠得比较近(二者的距离小于点云采集距离)，也可以将二者的点云轨迹归入同一点云层。这是因为：由于通道1的可通行高度的通行空间中不存在树木等障碍物，所以，在通道1的s平面处不存在可以形成点云的树木等物体；在通道2采集点云过程中，即使通道2的点云采集范围涉及通道1所处位置，但由于通道1的s平面处不存在树木，因此，通道2不会得到通道1的s平面处的点云，也就是说，通道2所保留的贴近地面的点云不包括对通道1的贴近地面的点云形成遮挡的点云。因此，如果通道1和通道2之间的高度差小于车辆可通行高度，即两个点云轨迹段之间高度方向上的高度差小于车辆可通行高度，可以认为这两个点云轨迹段之间不存在点云投影重叠关系，可以归入同一点云层。

可以理解的是，如果通道1是其他点云处理场景，所保留的点云是高度h2范围内的点云，此时，归入同一点云层不存在点云投影重叠的两个点云轨迹段之间的高度差大于高度h2且小于车辆可通行高度，如表1所示。

通道1	点云轨迹段之间的高度差
		保留贴近地面的点云	<车辆可通信高度
保留高度h2范围内的点云	h2～车辆可通行高度

表1

又例如，图9示出通道1的地面和通道2的地面之间的高度差h3大于车辆的可通行高度，且通道1的s平面处存在树木，此时，通道2的点云包括s平面处的树木点云；在这种情况下，如果把通道1的点云和通道2的点云归入同一点云层，那么通道2的s平面处的树木点云会挡住通道1的贴近地面的点云，存在点云重叠的情况。因此，如果通道1和通道2之间的高度差大于车辆的可通行高度，即两个点云轨迹段之间高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，可以认为这两个点云轨迹段之间存在点云投影重叠关系，需要归入不同的点云层。

更进一步地，计算机设备在判断点云轨迹段自身是否存在层间点云投影重叠以确定是否进行切分时，可以结合上述车辆等可移动设备的可通行高度进行判断。

例如，如果形成交叉的点云轨迹段之间在高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，则可以确定该形成交叉的点云轨迹段自身存在层间点云投影重叠，此时，可以对该形成交叉的点云轨迹段进行切分。

如图3所示，在确定点云轨迹段abecd在点云b和c处存在交叉后，若点云轨迹段abe和ecd之间在z轴方向的高度差大于车辆可通行高度，则确定点云轨迹段abecd自身存在层间点云投影重叠，然后对点云轨迹段abecd进行切分；若点云轨迹段abe和ecd之间在z轴方向的高度差小于车辆可通行高度，则确定点云轨迹段abecd自身不存在层间点云投影重叠，可以不进行切分，并直接将该点云轨迹段abecd归入点云层中。

又例如，如果形成平行轨迹投影的点云轨迹段之间在高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，则可以确定该形成平行轨迹投影的点云轨迹段自身存在层间点云投影重叠，此时，可以对该形成平行轨迹投影的点云轨迹段进行切分。

如图5所示，在确定点云轨迹段higqf在xy平面的轨迹投影是相互靠近的平行轨迹投影后，若点云轨迹段hi与点云轨迹段qf之间在z轴方向的高度差大于车辆可通行高度，则确定点云轨迹段higqf自身存在层间点云投影重叠，然后对点云轨迹段higqf进行切分；若点云轨迹段hi与点云轨迹段qf之间在z轴方向的高度差小于车辆可通行高度，则确定点云轨迹段higqf自身不存在层间点云投影重叠，可以不进行切分，并直接将该点云轨迹段higqf归入点云层中。

在上述实施例中，根据车辆等可移动设备的可通行高度确定是否点云轨迹段自身是否存在层间点云投影重叠，并确定是否进行切分，可以使得点云轨迹的切分处理更符合实际需求，提高实际场景中的点云轨迹分层效率。

在一个实施例中，计算机设备在得到自身不存在层间点云投影重叠的各点云轨迹段，可以进一步根据车辆等可移动设备的可通行高度确定各点云轨迹段之间的点云投影重叠关系。

进一步地，若多个点云轨迹段中任两个点云轨迹段之间在高度方向上的投影存在交叉，且任两个点云轨迹段之间在高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，计算机设备则确定任两个点云轨迹段之间在高度方向上具有点云投影重叠关系；

例如，点云轨迹段rs与点云轨迹段vw之间在xy平面的投影存在交叉，且在z轴方向上的高度差大于车辆可通行高度，计算机设备可以确定点云轨迹段rs与点云轨迹段vw之间具有点云投影重叠关系，也就是说，点云轨迹段rs与点云轨迹段vw需要分别归入不同的点云层。

进一步地，若任两个点云轨迹段之间在高度方向上的投影属于相互靠近的平行轨迹投影，且任两个点云轨迹段之间在高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，计算机设备则确定任两个点云轨迹段之间在高度方向上具有点云投影重叠关系；其中，相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离。

例如，点云轨迹段rs与点云轨迹段vw之间在xy平面的投影对应的距离小于点云采集距离2R，属于相互靠近的平行轨迹投影，且在z轴方向上的高度差大于车辆可通行高度，计算机设备可以确定点云轨迹段rs与点云轨迹段vw之间具有点云投影重叠关系，也就是说，点云轨迹段rs与点云轨迹段vw需要分别归入不同的点云层。

可以理解的是，上述点云轨迹段rs与点云轨迹段vw可以不是来源于同一点云轨迹段，即可以不是对同一点云轨迹段进行切分得到的。

在上述实施例中，结合车辆等可移动设备的可通行高度确定不同点云轨迹段之间是否具有点云投影重叠关系，并在确定两两点云轨迹段之间具有点云投影重叠关系时，将点云轨迹段归入不同的点云层，使得点云轨迹段的分层处理更符合实际需求，提高实际场景中的点云轨迹分层效率。

可以理解的是，对于形成十字交叉的两条道路的点云轨迹段，虽然在xy平面上也存在交叉，但是这两条道路在z轴方向不存在高度差，因此，可以认为这两天道路的点云轨迹段在高度方向上不具有点云投影重叠关系，也就是说，这两个点云轨迹段可以归入同一点云层中。

为了更好地理解上述方法，以下结合图10详细阐述一个本申请点云处理方法的应用实例。

步骤S1001，计算机设备加载指定区域内的所有帧点云；

在绘制高精度的点云地图时，一般需要利用点云采集设备进行点云采集；点云采集设备可以搭载在车辆上，同一车辆在连续时间内采集的点云会形成一个点云数据包。在构建高精度的点云地图时，从点云数据包里解析得到的每一帧点云具有该帧点云对应的点云数据包的轨迹名、以及对应的优化后的空间位置坐标x，y，z。若一个区域的点云地图较大，点云数据包可以分块存储，形成多个点云块；对应地，可以以点云块为单位进行多层点云分割。

步骤S1002，计算机设备通过点云数据包的轨迹名对各帧点云进行归类，生成初始点云轨迹s0；

由于每个点云数据包都具有对应的轨迹名，因此，可以根据轨迹名是否相同，将各帧点云归类到不同的轨迹中，并按照各帧点云采集的时间对同一轨迹中的点云进行排序，形成初始点云轨迹s0。其中，初始点云轨迹s0的点云对应的点云数据包具有的轨迹名相同。

步骤S1003，根据点云轨迹的连续性对初始点云轨迹s0进行分段，生成连续点云轨迹段s1；

由于在点云地图处理过程中，存在删除同一点云轨迹的部分帧点云的操作，这些操作会导致点云轨迹不连续，因此，需要将不连续的点云轨迹切分成更小的连续点云轨迹段，判断是否切分可以是根据相邻点云之间在xy平面上的距离是否大于预设距离。如图7所示，对点云轨迹段lmnp进行连续性切分，得到点云轨迹段lm和点云轨迹段np。其中，点云轨迹段lm和点云轨迹段np中的相邻点云之间在xy平面上的距离小于预设距离，属于连续点云轨迹段s1。另外，图3的点云轨迹段abecd和图5的点云轨迹段higqf也属于连续点云轨迹段s1。

步骤S1004，根据连续点云轨迹段s1自身是否存在层间点云投影重叠，对连续点云轨迹段s1进行分段，得到各连续点云轨迹段s2；其中，各连续点云轨迹段s2自身不存在层间点云投影重叠；

若点云轨迹段abecd自身在xy平面上存在交叉，且交叉处的点云轨迹段之间在z轴方向的高度差大于车辆可通行高度，则确定点云轨迹段abecd自身存在层间点云投影重叠；若点云轨迹段higqf在xy平面上的轨迹投影包括相互靠近的平行轨迹投影，且相互靠近的距离小于点云采集距离，且与平行轨迹投影对应的点云轨迹段hi和qf在z轴方向的高度差大于车辆可通行高度，则确定点云轨迹段higqf自身存在层间点云投影重叠。

若点云轨迹段lm和点云轨迹段np自身不存在层间点云投影重叠，那么，计算机设备可以仅对点云轨迹段abecd和点云轨迹段higqf进行切分，得到点云轨迹段abe、点云轨迹段ecd、点云轨迹段hig和点云轨迹段gqf。

此时，得到的点云轨迹段lm、点云轨迹段np、点云轨迹段abe、点云轨迹段ecd、点云轨迹段hig和点云轨迹段gqf属于连续点云轨迹段s2。

步骤S1005，计算机设备根据连续点云轨迹段s2之间的点云投影重叠关系，对各连续点云轨迹段s2进行分层，以使同一点云层的点云轨迹段之间不存在层间点云投影重叠；

点云轨迹段

lm

np

abe

ecd

hig

gqf

lm

/

×

×

×

×

×

np

/

/

×

×

×

×

abe

/

/

/

√

×

×

ecd

/

/

/

/

×

×

hig

/

/

/

/

/

√

gqf

/

/

/

/

/

/

表2

表2示出点云轨迹段lm、点云轨迹段np、点云轨迹段abe、点云轨迹段ecd、点云轨迹段hig和点云轨迹段gqf之间具有的点云投影重叠关系；其中，“×”表示两个点云轨迹段之间不具有点云投影重叠关系，“√”表示两个点云轨迹段之间具有点云投影重叠关系。

因此，计算机设备基于两两点云轨迹段之间具有的点云投影重叠关系，将点云轨迹段lm、点云轨迹段np、点云轨迹段abe、点云轨迹段hig归入第一点云层，将点云轨迹段ecd、和点云轨迹段gqf归入第二点云层。

本应用实例提供的点云处理方法中，首先加载需要进行分层的区域内的所有帧点云，根据其对应的点云数据包轨迹名、相邻帧点云之间位置是否连续，以及点云轨迹段自身是否层间点云投影重叠来切分成更小的点云轨迹段，作为点云轨迹段分层的最小处理单元；并根据点云轨迹段之间具有的点云投影重叠关系进行分层，保证同一点云层的点云轨迹段之间不存在层间点云投影重叠。

其中，本申请的点云处理方法可以应用于立交桥、多层隧道等具有多层结构点云地图的场景中，图11为本申请的点云处理方法应用于立交桥场景得到的点云轨迹段分层结果，验证了本申请的点云处理方法的分层效果，具有较好的普适性。

应该理解的是，虽然图1至图11的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1至图11中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图12所示，提供了一种点云处理装置，包括：

点云获取模块1201，用于获取待处理点云；

点云轨迹切分模块1202，用于将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；

点云轨迹段分层模块1203，用于基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。

在一个实施例中，所述点云轨迹切分模块1202，进一步用于将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个连续点云轨迹段；将所述多个连续点云轨迹段中自身存在所述层间点云投影重叠的连续点云轨迹段作为待切分的连续点云轨迹段；在与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段上切分所述待切分的连续点云轨迹段，得到所述多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在所述层间点云投影重叠。

在一个实施例中，所述点云轨迹切分模块1202，进一步用于判断所述多个连续点云轨迹段中任一连续点云轨迹段自身在所述高度方向上的投影是否存在交叉；若存在所述交叉，则确定所述任一连续点云轨迹段自身存在所述层间点云投影重叠，并将形成所述交叉的点云轨迹段作为所述与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段；

在一个实施例中，所述点云轨迹切分模块1202，进一步用于判断所述任一连续点云轨迹段中在所述高度方向上的投影是否包括相互靠近的平行轨迹投影；所述相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离；若包括所述相互靠近的平行轨迹投影，则确定所述任一连续点云轨迹段自身存在所述层间点云投影重叠，并将位于形成所述平行轨迹投影的点云轨迹段之间的点云轨迹段作为所述与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。

在一个实施例中，所述形成所述交叉的点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于车辆可通行高度；和/或，所述形成所述平行轨迹投影的点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于所述车辆可通行高度。

在一个实施例中，所述点云轨迹切分模块1202，进一步用于判断所述点云轨迹中相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离是否大于预设距离；若是，则在所述相邻点云处切分所述点云轨迹，得到所述多个连续点云轨迹段；其中，各连续点云轨迹段中任意相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离小于所述预设距离。

在一个实施例中，所述点云轨迹切分模块1202，进一步用于基于各待处理点云具有的轨迹属性，将各待处理点云归入对应的轨迹中；将属于同一个轨迹的待处理点云按照点云采集时间排序形成对应的点云轨迹。

在一个实施例中，所述装置还包括：点云轨迹段关系确定模块，用于若所述多个点云轨迹段中任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的投影存在交叉，且所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，则确定所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上具有所述点云投影重叠关系。

在一个实施例中，所述点云轨迹段关系确定模块，还用于若任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的投影属于相互靠近的平行轨迹投影，且所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于所述车辆可通行高度，则确定所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上具有所述点云投影重叠关系；其中，所述相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离。

关于点云处理装置的具体限定可以参见上文中对于点云处理方法的限定，在此不再赘述。上述点云处理装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种点云处理方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述各个方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上的实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种点云处理方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待处理点云；

将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；

基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠，包括：

将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个连续点云轨迹段；

将所述多个连续点云轨迹段中自身存在所述层间点云投影重叠的连续点云轨迹段作为待切分的连续点云轨迹段；

在与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段上切分所述待切分的连续点云轨迹段，得到所述多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在所述层间点云投影重叠。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述多个连续点云轨迹段中自身存在所述层间点云投影重叠的连续点云轨迹段作为待切分的连续点云轨迹段之前，所述方法还包括：

判断所述多个连续点云轨迹段中任一连续点云轨迹段自身在所述高度方向上的投影是否存在交叉；

若存在所述交叉，则确定所述任一连续点云轨迹段自身存在所述层间点云投影重叠，并将形成所述交叉的点云轨迹段作为所述与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段；

和/或，

判断所述任一连续点云轨迹段中在所述高度方向上的投影是否包括相互靠近的平行轨迹投影；所述相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离；

若包括所述相互靠近的平行轨迹投影，则确定所述任一连续点云轨迹段自身存在所述层间点云投影重叠，并将位于形成所述平行轨迹投影的点云轨迹段之间的点云轨迹段作为所述与所述层间点云投影重叠对应的点云轨迹段。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述形成所述交叉的点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于车辆可通行高度；和/或，

所述形成所述平行轨迹投影的点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于所述车辆可通行高度。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个连续点云轨迹段，包括：

判断所述点云轨迹中相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离是否大于预设距离；

若是，则在所述相邻点云处切分所述点云轨迹，得到所述多个连续点云轨迹段；其中，各连续点云轨迹段中任意相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离小于所述预设距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断所述点云轨迹中相邻点云之间在所述高度方向上的投影对应的距离是否大于预设距离之前，所述方法还包括：

基于各待处理点云具有的轨迹属性，将各待处理点云归入对应的轨迹中；

将属于同一个轨迹的待处理点云按照点云采集时间排序形成对应的点云轨迹。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中之前，所述方法还包括：

若所述多个点云轨迹段中任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的投影存在交叉，且所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于车辆可通行高度，则确定所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上具有所述点云投影重叠关系；

和/或，

若任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的投影属于相互靠近的平行轨迹投影，且所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上的高度差大于所述车辆可通行高度，则确定所述任两个点云轨迹段之间在所述高度方向上具有所述点云投影重叠关系；其中，所述相互靠近对应的距离小于或等于点云采集距离。

8.一种点云处理装置，其特征在于，所述装置包括：

点云获取模块，用于获取待处理点云；

点云轨迹切分模块，用于将所述待处理点云形成的点云轨迹切分成多个点云轨迹段，以使各点云轨迹段各自在高度方向上的投影不存在层间点云投影重叠；

点云轨迹段分层模块，用于基于所述各点云轨迹段之间在所述高度方向上的点云投影重叠关系，将所述各点云轨迹段归类到不同点云层中；其中，同一点云层中的点云轨迹段在所述高度方向上不存在所述层间点云投影重叠。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法。

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