DE102020001346A1 - Method for the detection of rod-shaped objects using lidar data - Google Patents
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- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion stabförmiger Objekte (O1 bis On) mittels Lidardaten, wobei eine mittels eines Lidars (2) erfasste Punktwolke als Eingangsgröße mittels eines Convolutional Neural Network, in welchem eine Objektklasse für stabförmige Objekte (01 bis On) vorgesehen ist, semantisch gelabelt wird. Erfindungsgemäß wird in einem Clustering die Punktwolke in mehrere Objektcluster (C1 bis Cm) mit Objektkandidaten (K1 bis Km) für stabförmige Objekte (O1 bis On) unterteilt und in einer anschließenden Parameterschätzung werden mittels einer Hauptkomponentenanalyse für jeden Objektkandidaten (K1 bis Km) eine dreidimensionale Position und ein Radius (R) bestimmt.Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines solchen Verfahrens zu einer Fahrzeugselbstlokalisierung oder Roboterselbstlokalisierung.The invention relates to a method for the detection of rod-shaped objects (O1 to On) using lidar data, a point cloud recorded by means of a lidar (2) as an input variable using a convolutional neural network in which an object class for rod-shaped objects (01 to On) is provided, is semantically labeled. According to the invention, in a clustering, the point cloud is divided into several object clusters (C1 to Cm) with object candidates (K1 to Km) for rod-shaped objects (O1 to On) and in a subsequent parameter estimation, a three-dimensional one is made for each object candidate (K1 to Km) using a principal component analysis Position and a radius (R) are determined. The invention further relates to a use of such a method for vehicle self-localization or robot self-localization.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion stabförmiger Objekte mittels Lidardaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for detecting rod-shaped objects by means of lidar data according to the preamble of
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines solchen Verfahrens.The invention also relates to a use of such a method.
In „
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Detektion stabförmiger Objekte mittels Lidardaten und eine Verwendung eines solchen Verfahrens anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for detecting rod-shaped objects by means of lidar data, which is improved compared to the prior art, and a use of such a method.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist, und durch eine Verwendung, welche die im Anspruch 4 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a method which has the features specified in
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.
In einem Verfahren zur Detektion stabförmiger Objekte mittels Lidardaten wird eine mittels eines Lidars erfasste Punktwolke als Eingangsgröße mittels eines Convolutional Neural Network, in welchem eine Objektklasse für stabförmige Objekte vorgesehen ist, semantisch gelabelt.In a method for detecting rod-shaped objects by means of lidar data, a point cloud captured by means of a lidar is semantically labeled as an input variable by means of a convolutional neural network in which an object class is provided for rod-shaped objects.
Erfindungsgemäß wird in einem Clustering die Punktwolke in mehrere Objektcluster mit Objektkandidaten für stabförmige Objekte unterteilt und in einer anschließenden Parameterschätzung werden mittels einer Hauptkomponentenanalyse für jeden Objektkandidaten eine dreidimensionale Position und ein Radius bestimmt. Automatisiert, insbesondere hochautomatisiert oder autonom, betriebene Fahrzeuge und Roboter müssen sich in Bezug auf eine bekannte Karte lokalisieren, um eine sichere Navigation in ihrer Umgebung zu ermöglichen. Hierzu ist es erforderlich, dass fahrzeugeigene oder robotereigene Sensoren bekannte Lokalisierungsmerkmale in der Umgebung erkennen und messen. Insbesondere in städtischen Umgebungen existieren viele zumindest im Wesentlichen stabförmige bzw. zylindrische Objekte, auch als Poles bezeichnet, wie beispielsweise Verkehrszeichen, Ampeln, Straßenlaternen, Fahnenpfosten, Baumstangen usw. Aufgrund ihrer definierten geometrischen Struktur können solche Poles als gute Grundlage für eine präzise laterale und longitudinale Lokalisierung des Fahrzeugs oder Roboters dienen.According to the invention, the point cloud is divided into several object clusters with object candidates for rod-shaped objects in a clustering and a three-dimensional position and a radius are determined for each object candidate in a subsequent parameter estimation by means of a principal component analysis. Automated, in particular highly automated or autonomous, operated vehicles and robots have to locate themselves in relation to a known map in order to enable safe navigation in their surroundings. For this purpose, it is necessary that the vehicle's own or robot's own sensors recognize and measure known localization features in the environment. In urban environments in particular, there are many at least essentially rod-shaped or cylindrical objects, also known as poles, such as traffic signs, traffic lights, street lamps, flag posts, tree poles, etc. Due to their defined geometric structure, such poles can be used as a good basis for precise lateral and longitudinal Localization of the vehicle or robot are used.
Mittels des vorliegenden Verfahrens werden Poles zuverlässig erkannt und vermessen. Die auf der Hauptkomponentenanalyse, auch als Principal Component Analysis, kurz PCA, bezeichnet, basierende Parameterschätzung führt zu einer sehr robusten und präzisen Schätzung der dreidimensionalen Position und deren Radien der Poles, da nur sehr wenige freie Parameter und keine strengen Modellierungsanforderungen vorliegen. Somit ermöglicht das Verfahren eine robuste Fahrzeugselbstlokalisierung und Roboterselbstlokalisierung.Poles are reliably identified and measured using the present method. The parameter estimation based on the principal component analysis, also known as principal component analysis, PCA for short, leads to a very robust and precise estimation of the three-dimensional position and its radii of the poles, as there are only very few free parameters and no strict modeling requirements. Thus, the method enables robust vehicle self-localization and robot self-localization.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:
-
1 schematisch ein Fahrzeug und einen Ausschnitt einer Umgebung des Fahrzeugs, -
2 schematisch in einem Clustering aus einer Punktwolke eines Lidars erzeugte Objektcluster mit Objektkandidaten für stabförmige Objekte und -
3 schematisch ein Bild einer Umgebung eines Fahrzeugs, ein Lidar sowie einen Objektcluster mit einem Objektkandidaten während einer Parameterschätzung.
-
1 schematically a vehicle and a section of the surroundings of the vehicle, -
2 object clusters with object candidates for rod-shaped objects and schematically generated in a clustering from a point cloud of a lidar -
3 schematically an image of the surroundings of a vehicle, a lidar and an object cluster with an object candidate during a parameter estimation.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
In
Das Fahrzeug
Um solche stabförmigen Objekte
Weiterhin erfolgen ein Clustering und anschließend eine Parameterschätzung.Clustering and then parameter estimation are also carried out.
In einem solchen Clustering aus einer Punktwolke des Lidars
In dem Clustering wird die mittels des Lidars
Während des Clustering wird die gesamte erfasste Punktwolke untersucht und alle zu den Objektkandidaten
Ein Bild B einer Umgebung eines Fahrzeugs
In der Parameterschätzung werden mittels einer Hauptkomponentenanalyse, auch als Principal Component Analysis, kurz PCA, bezeichnet, für jeden Objektkandidaten
Dabei wird Objektkandidat
Bei der Durchführung der Parameterschätzung wird beispielsweise mit der Ermittlung des Radius
Da das Lidar
Dabei ergeben sich die Koordinaten X', Y', Z' für einen unteren Punkt des stabförmigen Objekts
Dabei ist p_{radius-to-shift} der zweite und letzte freie Parameter, welcher aus den realen Weitdaten geschätzt werden kann. Die Z'-Koordinate des unteren Punkts wird ermittelt, indem das Minimum aller Z'-Koordinaten der Punktewolke
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Lidar Lidar
- C1 bis CmC1 to Cm
- ObjektclusterObject cluster
- dd
- Verschiebungshift
- K1 bis KmK1 to Km
- ObjektkandidatObject candidate
- MM.
- MittelpunktFocus
- O1 bis OnO1 to On
- Objektobject
- RR.
- Radiusradius
- WW.
- Punktwolke Point cloud
- εε
- Radiusradius
- σσ
- Ausdehnungexpansion
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited
- Landa et. al.: Detection of pole-like objects from LIDAR data; 19th International Conference Enterprise and Competitive Environment 2016, ECE 2016, 10-11 March 2016, Brno, Czech Republic [0003]Landa et. al .: Detection of pole-like objects from LIDAR data; 19th International Conference Enterprise and Competitive Environment 2016, ECE 2016, 10-11 March 2016, Brno, Czech Republic [0003]
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DE102020001346.5A Withdrawn DE102020001346A1 (en) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | Method for the detection of rod-shaped objects using lidar data |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020001346A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116071694A (en) * | 2023-03-07 | 2023-05-05 | 浙江华是科技股份有限公司 | Ship detection method, device and computer readable storage medium |
-
2020
- 2020-03-02 DE DE102020001346.5A patent/DE102020001346A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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