CN117269981A - 一种三维点云车辆检测方法、终端及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维点云车辆检测方法、终端及存储介质，反转原始激光雷达点云并初始化布料栅格；将所有激光点和布料质点投影到水平面上，并在该平面上为每个质点匹配最近的激光点，记录最近激光点的高度值和强度值；计算每一个布料质点与最近激光点的相应高度差，根据所述相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点；计算每一个布料质点获得与最近的激光点的相应颜色值以及布料移动点对应最近激光点与其邻域内的激光点的相应高度差，根据所述相应颜色值和相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点；计算移动后布料质点与激光雷达点云之间云到云的距离，每个激光点都得到一个距离值，根据距离值分离地面点和非地面点。

Description

一种三维点云车辆检测方法、终端及存储介质
技术领域
本发明公开了一种三维点云车辆检测方法、终端及存储介质，属于数据处理技术领域。
背景技术
汽车的出现给人们出行带来便利的同时，随着汽车数量逐年增加，交通问题也越来越多。经实践表明，许多交通事故可以人为进行预防。车辆检测技术可以检测车辆前方障碍物，识别车辆目标，从而减少交通事故的发生。激光雷达具有抗干扰能力强、精准获得目标信息、体积和重量较小等优点，因此被选择应用与车辆检测。基于车载激光雷达点云的检测技术可以有效车周围的环境信息，因此针对复杂环境下的车辆检测方法的研究，具备重要的研究意义和应用价值。
依赖激光雷达三维点云的车辆检测算法目前虽取得一些成就，但是车载激光扫描系统数据具有高密度、空间离散等特点，所以车辆检测算法仍存在以下问题：计算效率低；精度低；不具有完备性。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提出一种三维点云车辆检测方法、终端及存储介质，解决车辆检测算法计算效率低、精度低、不具有完备性的问题。
本发明的技术方案如下：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种三维点云车辆检测方法，包括：
反转原始激光雷达点云并初始化布料栅格；
将所有激光点和布料质点投影到水平面上，并在该平面上为每个质点匹配最近的激光点，记录最近激光点的高度值和强度值；
计算每一个布料质点与最近激光点的相应高度差，根据所述相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点；
计算每一个布料质点获得与最近的激光点的相应颜色值以及布料移动点对应最近激光点与其邻域内的激光点的相应高度差，根据所述相应颜色值和相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点；
对于设置为移动点的相应布料质点，计算其移动时受重力影响的位置和位移，直至所有布料质点设置为不可移动点或者超过最大迭代次数；
计算移动后布料质点与激光雷达点云之间云到云的距离，每个激光点都得到一个距离值，根据距离值分离地面点和非地面点。
优选的是，所述初始化布料栅格，包括：定义的划分的网格数，确定质点数，布料的初始位置设置在地面最高点之上。
优选的是，所述根据所述相应高度差确定不可移动点和移动点，包括：
判断所述相应高度差是否小于或等于阈值：
是，所述相应布料质点被设置为不可移动点；
否，所述相应布料质点被设置为移动点。
优选的是，所述根据所述相应颜色值和相应高度差确定不可移动点和移动点，包括：
判断是否所述相应高度值大于或等于阈值且布料移动点的相应颜色值大于阈值：
是，所述相应布料质点被设置为不可移动点；
否，所述相应布料质点被设置为移动点。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种终端，包括：
一个或多个处理器；
用于存储所述一个或多个处理器可执行指令的存储器；
其中，所述一个或多个处理器被配置为：
执行本发明实施例的第一方面所述的方法。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行本发明实施例的第一方面所述的方法。
根据本发明实施例的第四方面，提供一种应用程序产品，当应用程序产品在终端在运行时，使得终端执行本发明实施例的第一方面所述的方法。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种三维点云车辆检测方法、终端及存储介质，通过利用基于彩色布料模型的地面分割算法充分利用点云中的反射强度数据，更好地分离地面点与非地面点，在有利于后续有效的局部特征的提取的同时，减少激光雷达点云规模，降低后续处理点云复杂度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种三维点云车辆检测方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种终端结构示意框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种三维点云车辆检测方法，该方法由终端实现，终端可以是台式计算机或者笔记本电脑等，终端至少包括CPU等。
实施例一
图1是根据一示例性实施例示出的一种三维点云车辆检测方法的流程图，该方法用于终端中，该方法包括以下步骤：
步骤101，反转原始激光雷达点云并初始化布料栅格。
上述初始化布料栅格，包括定义的划分的网格数，确定质点数，布料的初始位置设置在地面最高点之上。
步骤102，将所有激光点和布料质点投影到水平面上，并在该平面上为每个质点匹配最近的激光点，记录最近激光点的高度值和强度值。
步骤103，计算每一个布料质点与最近激光点的相应高度差，根据所述相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点。
上述根据相应高度差确定不可移动点和移动点，包括：
判断相应高度差是否小于或等于阈值：
是，相应布料质点被设置为不可移动点；
否，相应布料质点被设置为移动点。
步骤104，计算每一个布料质点获得与最近的激光点的相应颜色值以及布料移动点对应最近激光点与其邻域内的激光点的相应高度差，根据所述相应颜色值和相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点。
上述根据相应颜色值和相应高度差确定不可移动点和移动点，包括：
判断是否相应高度值大于或等于阈值且布料移动点的相应颜色值大于阈值：
是，相应布料质点被设置为不可移动点；
否，相应布料质点被设置为移动点。
步骤105，对于设置为移动点的相应布料质点，计算其移动时受重力影响的位置和位移，直至所有布料质点设置为不可移动点或者超过最大迭代次数。
步骤106，计算移动后布料质点与激光雷达点云之间云到云的距离，每个激光点都得到一个距离值，根据距离值分离地面点和非地面点。
实施例二
图2是本申请实施例提供的一种终端的结构框图，该终端可以是上述实施例中的终端。该终端200可以是便携式移动终端，比如：智能手机、平板电脑。终端200还可能被称为用户设备、便携式终端等其他名称。
通常，终端200包括有：处理器201和存储器202。
处理器201可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器201可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器201也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器201可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器201还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器202可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是有形的和非暂态的。存储器202还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器202中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器201所执行以实现本申请中提供的一种三维点云车辆检测方法。
在一些实施例中，终端200还可选包括有：外围设备接口203和至少一个外围设备。具体地，外围设备包括：射频电路204、触摸显示屏205、摄像头206、音频电路207、定位组件208和电源209中的至少一种。
外围设备接口203可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器201和存储器202。在一些实施例中，处理器201、存储器202和外围设备接口203被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器201、存储器202和外围设备接口203中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。
射频电路204用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路204通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路204将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路204包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路204可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：万维网、城域网、内联网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路204还可以包括NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。
触摸显示屏205用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。触摸显示屏205还具有采集在触摸显示屏205的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器201进行处理。触摸显示屏205用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，触摸显示屏205可以为一个，设置终端200的前面板；在另一些实施例中，触摸显示屏205可以为至少两个，分别设置在终端200的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，触摸显示屏205可以是柔性显示屏，设置在终端200的弯曲表面上或折叠面上。甚至，触摸显示屏205还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。触摸显示屏205可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。
摄像头组件206用于采集图像或视频。可选地，摄像头组件206包括前置摄像头和后置摄像头。通常，前置摄像头用于实现视频通话或自拍，后置摄像头用于实现照片或视频的拍摄。在一些实施例中，后置摄像头为至少两个，分别为主摄像头、景深摄像头、广角摄像头中的任意一种，以实现主摄像头和景深摄像头融合实现背景虚化功能，主摄像头和广角摄像头融合实现全景拍摄以及VR(Virtual Reality，虚拟现实)拍摄功能。在一些实施例中，摄像头组件206还可以包括闪光灯。闪光灯可以是单色温闪光灯，也可以是双色温闪光灯。双色温闪光灯是指暖光闪光灯和冷光闪光灯的组合，可以用于不同色温下的光线补偿。
音频电路207用于提供用户和终端200之间的音频接口。音频电路207可以包括麦克风和扬声器。麦克风用于采集用户及环境的声波，并将声波转换为电信号输入至处理器201进行处理，或者输入至射频电路204以实现语音通信。出于立体声采集或降噪的目的，麦克风可以为多个，分别设置在终端200的不同部位。麦克风还可以是阵列麦克风或全向采集型麦克风。扬声器则用于将来自处理器201或射频电路204的电信号转换为声波。扬声器可以是传统的薄膜扬声器，也可以是压电陶瓷扬声器。当扬声器是压电陶瓷扬声器时，不仅可以将电信号转换为人类可听见的声波，也可以将电信号转换为人类听不见的声波以进行测距等用途。在一些实施例中，音频电路207还可以包括耳机插孔。
定位组件208用于定位终端200的当前地理位置，以实现导航或LBS(LocationBased Service，基于位置的服务)。定位组件208可以是基于美国的GPS(GlobalPositioning System，全球定位系统)、中国的北斗系统或俄罗斯的伽利略系统的定位组件。
电源209用于为终端200中的各个组件进行供电。电源209可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源209包括可充电电池时，该可充电电池可以是有线充电电池或无线充电电池。有线充电电池是通过有线线路充电的电池，无线充电电池是通过无线线圈充电的电池。该可充电电池还可以用于支持快充技术。
在一些实施例中，终端200还包括有一个或多个传感器210。该一个或多个传感器210包括但不限于：加速度传感器211、陀螺仪传感器212、压力传感器213、指纹传感器214、光学传感器215以及接近传感器216。
加速度传感器211可以检测以终端200建立的坐标系的三个坐标轴上的加速度大小。比如，加速度传感器211可以用于检测重力加速度在三个坐标轴上的分量。处理器201可以根据加速度传感器211采集的重力加速度信号，控制触摸显示屏205以横向视图或纵向视图进行用户界面的显示。加速度传感器211还可以用于游戏或者用户的运动数据的采集。
陀螺仪传感器212可以检测终端200的机体方向及转动角度，陀螺仪传感器212可以与加速度传感器211协同采集用户对终端200的3D(3Dimensions，三维)动作。处理器201根据陀螺仪传感器212采集的数据，可以实现如下功能：动作感应(比如根据用户的倾斜操作来改变UI)、拍摄时的图像稳定、游戏控制以及惯性导航。
压力传感器213可以设置在终端200的侧边框和/或触摸显示屏205的下层。当压力传感器213设置在终端200的侧边框时，可以检测用户对终端200的握持信号，根据该握持信号进行左右手识别或快捷操作。当压力传感器213设置在触摸显示屏205的下层时，可以根据用户对触摸显示屏205的压力操作，实现对UI界面上的可操作性控件进行控制。可操作性控件包括按钮控件、滚动条控件、图标控件、菜单控件中的至少一种。
指纹传感器214用于采集用户的指纹，以根据采集到的指纹识别用户的身份。在识别出用户的身份为可信身份时，由处理器201授权该用户执行相关的敏感操作，该敏感操作包括解锁屏幕、查看加密信息、下载软件、支付及更改设置等。指纹传感器214可以被设置终端200的正面、背面或侧面。当终端200上设置有物理按键或厂商Logo时，指纹传感器214可以与物理按键或厂商Logo集成在一起。
光学传感器215用于采集环境光强度。在一个实施例中，处理器201可以根据光学传感器215采集的环境光强度，控制触摸显示屏205的显示亮度。具体地，当环境光强度较高时，调高触摸显示屏205的显示亮度；当环境光强度较低时，调低触摸显示屏205的显示亮度。在另一个实施例中，处理器201还可以根据光学传感器215采集的环境光强度，动态调整摄像头组件206的拍摄参数。
接近传感器216，也称距离传感器，通常设置在终端200的正面。接近传感器216用于采集用户与终端200的正面之间的距离。在一个实施例中，当接近传感器216检测到用户与终端200的正面之间的距离逐渐变小时，由处理器201控制触摸显示屏205从亮屏状态切换为息屏状态；当接近传感器216检测到用户与终端200的正面之间的距离逐渐变大时，由处理器201控制触摸显示屏205从息屏状态切换为亮屏状态。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构并不构成对终端200的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
实施例三
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请所有发明实施例提供的一种三维点云车辆检测方法。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
实施例四
在示例性实施例中，还提供了一种应用程序产品，包括一条或多条指令，该一条或多条指令可以由上述装置的处理器201执行，以完成上述一种三维点云车辆检测方法。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种三维点云车辆检测方法，其特征在于，包括：
反转原始激光雷达点云并初始化布料栅格；
将所有激光点和布料质点投影到水平面上，并在该平面上为每个质点匹配最近的激光点，记录最近激光点的高度值和强度值；
计算每一个布料质点与最近激光点的相应高度差，根据所述相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点；
计算每一个布料质点获得与最近的激光点的相应颜色值以及布料移动点对应最近激光点与其邻域内的激光点的相应高度差，根据所述相应颜色值和相应高度差确定相应布料质点不可移动点和移动点；
对于设置为移动点的相应布料质点，计算其移动时受重力影响的位置和位移，直至所有布料质点设置为不可移动点或者超过最大迭代次数；
计算移动后布料质点与激光雷达点云之间云到云的距离，每个激光点都得到一个距离值，根据距离值分离地面点和非地面点。
2.根据权利要求1所述的一种三维点云车辆检测方法，其特征在于，所述初始化布料栅格，包括：定义的划分的网格数，确定质点数，布料的初始位置设置在地面最高点之上。
3.根据权利要求1所述的一种三维点云车辆检测方法，其特征在于，所述根据所述相应高度差确定不可移动点和移动点，包括：
判断所述相应高度差是否小于或等于阈值：
是，所述相应布料质点被设置为不可移动点；
否，所述相应布料质点被设置为移动点。
4.根据权利要求1所述的一种三维点云车辆检测方法，其特征在于，所述根据所述相应颜色值和相应高度差确定不可移动点和移动点，包括：
判断是否所述相应高度值大于或等于阈值且布料移动点的相应颜色值大于阈值：
是，所述相应布料质点被设置为不可移动点；
否，所述相应布料质点被设置为移动点。
5.一种终端，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
用于存储所述一个或多个处理器可执行指令的存储器；
其中，所述一个或多个处理器被配置为：
执行如权利要求1至4任一所述的一种三维点云车辆检测方法。
6.一种非临时性计算机可读存储介质，其特征在于，当所述存储介质中的指令由终端的处理器执行时，使得终端能够执行如权利要求1至4任一所述的一种三维点云车辆检测方法。
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