一种激光雷达点云拼接方法、设备及存储介质

    专利2025-03-30  63


    本技术涉及激光雷达,特别涉及一种激光雷达点云拼接方法、设备及存储介质。


    背景技术:

    1、在进行对大型室内或室外场地的三维建模时,由于单个激光雷达设备扫描视场角和地形的限制,通常需要多个不同的激光雷达设备进行多角度、多位置的扫描。例如,在体育场内,需要若干地面无人车与空中无人机共同配合,经过拼接才能获取完整场景的点云数据。然而,多个设备的激光雷达各自扫描所获得的点云数据往往存在较大的重叠区域。在相同区域的冗余点云数据会增加存储和运算的负担,影响拼接运算的速度;且现有的对冗余点云数据的运算往往只考虑两个设备的冗余点云数据,对深度学习模型依赖较多,难以在普通硬件上运行。


    技术实现思路

    1、本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本技术提出一种激光雷达点云拼接方法,能够同时处理多个设备的点云数据并进一步加快三维模型点云的运算速度。

    2、本技术还提出一种具有上述激光雷达点云拼接方法的激光雷达设备。

    3、本技术还提出一种具有上述激光雷达点云拼接方法的计算机可读存储介质。

    4、根据本技术的第一方面实施例的激光雷达点云拼接方法,应用于多个激光雷达设备,所述激光雷达设备包括摄像装置、发光装置和激光雷达,对于任一所述激光雷达设备,所述方法包括以下步骤:

    5、基于所述发光装置和所述摄像装置获取场地空间内的灯光反射面,并创建灯光反射面列表;

    6、通过所述激光雷达采集场地空间的点云数据,并创建点云数据坐标列表;

    7、通过查找所述灯光反射面列表中的可见光颜色信息创建点云重叠设备列表;

    8、通过查找所述点云重叠设备列表中的设备信息,对所述点云数据坐标列表进行标记并发送至设定的所述激光雷达设备;

    9、汇总所述点云数据坐标列表,将标记为无冗余的所述点云数据坐标列表保存至点云拼接结果列表,将标记为有冗余的所述点云数据坐标列表保存至点云临时列表;

    10、若所述点云临时列表存在点云数据,则将所述点云临时列表中的冗余点云数据清除,并结合所述点云拼接结果列表得到拼接点云;

    11、其中,多个所述发光装置发出的可见光颜色均不相同。

    12、根据本技术的一些实施例,所述基于所述发光装置和所述摄像装置获取场地空间内的灯光反射面,并创建灯光反射面列表,包括:

    13、当依次打开所述发光装置对场地空间进行照明时,通过所述摄像装置获取所述灯光反射面并对所述灯光反射面进行编号;

    14、记录当所述摄像装置的镜头中心对准所述灯光反射面的各个顶点时的所述摄像装置的水平方位角和高度方向角;

    15、基于所述可见光颜色、所述灯光反射面编号、所述水平方位角和所述高度方向角创建所述灯光反射面列表。

    16、根据本技术的一些实施例,所述通过查找所述灯光反射面列表中的可见光颜色信息创建点云重叠设备列表,包括:

    17、查询所述灯光反射面列表中的可见光颜色数据;

    18、如果查询结果表示所述灯光反射面列表中只包括一种可见光颜色数据,则将所述点云重叠设备列表设置为空值;

    19、如果查询结果表示所述灯光反射面列表中包括多种可见光颜色数据,则将与所述可见光颜色数据对应的所述激光雷达设备的编号记录至所述点云重叠设备列表;

    20、其中,记录进所述点云重叠设备列表中的所述编号不包括自身激光雷达设备的编号。

    21、根据本技术的一些实施例,所述通过查找所述点云重叠设备列表中的设备信息,对所述点云数据坐标列表进行标记并发送至设定的所述激光雷达设备,包括:

    22、查找所述点云重叠设备列表中的所述激光雷达设备的编号数据;

    23、如果所述编号数据为空值,则将与自身激光雷达设备对应的所述点云数据坐标列表标记为无冗余,并发送至其他所述激光雷达设备;

    24、如果所述编号数据不为空值,则将与自身激光雷达设备对应的所述点云数据坐标列表标记为有冗余,将有冗余的所述点云数据坐标列表发送至与所述编号数据对应的所述激光雷达设备,并接收第二点云数据坐标列表;

    25、其中,所述第二点云数据坐标列表是与所述编号数据对应的所述激光雷达设备的所述点云数据坐标列表。

    26、根据本技术的一些实施例,所述若所述点云临时列表存在点云数据,则将所述点云临时列表中的冗余点云数据清除,包括:

    27、查找与第三点云重叠设备列表中的设备对应的所述可见光颜色,记为第三可见光颜色,所述第三点云重叠设备列表对应于所述第三激光雷达设备,所述第三激光雷达设备对应所述点云临时列表中的冗余点云数据所对应的设备;

    28、基于与所述第三激光雷达设备对应的所述灯光反射面列表,查找与所述第三可见光颜色对应的所有的所述灯光反射面的信息,所述信息包括可见光颜色、灯光反射面编号、水平方位角和高度方向角;

    29、基于所述水平方位角、所述高度方向角、所述第三激光雷达设备的最大扫描距离及所述第三激光雷达设备的定位信息计算第三棱锥;

    30、删除所述点云临时列表中的冗余点云数据,所述点云临时列表对应于所述自身激光雷达设备,所述冗余点云数据的坐标位于所述第三棱锥中,且所述冗余点云数据不包括所述第三激光雷达设备对应的所述点云数据。

    31、根据本技术的一些实施例,所述基于所述水平方位角、所述高度方向角、所述第三激光雷达设备的最大扫描距离及所述第三激光雷达设备的定位信息计算第三棱锥,包括:

    32、基于所述水平方位角、所述高度方向角、所述第三激光雷达设备的最大扫描距离及所述第三激光雷达设备的定位信息计算所述灯光反射面各个顶点的延长点;

    33、通过所述延长点计算由所述延长点所组成的多边形;

    34、通过所述第三激光雷达设备的定位位置和所述多边形,计算所述第三棱锥。

    35、根据本技术的一些实施例,所述基于所述水平方位角、所述高度方向角、所述第三激光雷达设备的最大扫描距离及所述第三激光雷达设备的定位信息计算所述灯光反射面各个顶点的延长点,包括:

    36、通过第一算式计算所述灯光反射面各个顶点的延长点,

    37、所述第一算式表示为:

    38、x=xj+rjsinθ;

    39、y=yj+rjcosθ;

    40、

    41、其中,x、y、z表示所述延长点的三维坐标值,xj、yj、zj表示所述第三激光雷达设备的定位坐标,rj表示所述第三激光雷达设备的最大扫描距离,θ表示所述水平方位角,表示所述高度方向角。

    42、根据本技术的一些实施例,还包括:

    43、若所述点云临时列表为空,则直接输出所述点云拼接结果列表作为拼接点云。

    44、根据本技术的第二方面实施例的一种激光雷达设备,所述激光雷达设备包括摄像装置、发光装置、激光雷达、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如上述第一方面实施例的方法的步骤。

    45、根据本技术的第三方面实施例的一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,上述计算机程序被一个或多个处理器执行时能够实现如上述第一方面实施例的方法的步骤。

    46、根据本技术的第四方面实施例的一种计算机程序产品,上述计算机程序产品包括计算机程序,上述计算机程序被一个或多个处理器执行时能够实现如上述第一方面实施例的方法的步骤。

    47、根据本技术实施例的激光雷达点云拼接方法,至少具有如下有益效果:为了解决现有的激光雷达点云拼接方法只考虑两个设备的冗余点云且对设备硬件依赖较多的问题,本技术对激光雷达点云拼接方法做出以下优化:通过查找所述灯光反射面列表中的可见光颜色信息创建点云重叠设备列表;通过查找所述点云重叠设备列表中的设备信息,对所述点云数据坐标列表进行标记并发送至设定的所述激光雷达设备;激光雷达设备通过汇总各个设备发过来的点云数据坐标列表,将标记为无冗余的所述点云数据坐标列表保存至点云拼接结果列表,将标记为有冗余的所述点云数据坐标列表保存至点云临时列表;若所述点云临时列表存在点云数据,则将所述点云临时列表中的冗余点云数据清除,并结合所述点云拼接结果列表得到拼接点云。以上方法可以同时拼接多个设备的点云数据并进一步加快三维模型点云的运算速度。

    48、可以理解的是,上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述,在此不再赘述。

    49、本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


    技术特征:

    1.一种激光雷达点云拼接方法,其特征在于,应用于多个激光雷达设备,所述激光雷达设备包括摄像装置、发光装置和激光雷达,对于任一所述激光雷达设备,所述方法包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述发光装置和所述摄像装置获取场地空间内的灯光反射面,并创建灯光反射面列表,包括:

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过查找所述灯光反射面列表中的可见光颜色信息创建点云重叠设备列表,包括:

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过查找所述点云重叠设备列表中的设备信息,对所述点云数据坐标列表进行标记并发送至设定的所述激光雷达设备,包括:

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述若所述点云临时列表存在点云数据,则将所述点云临时列表中的冗余点云数据清除,包括:

    6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述基于所述水平方位角、所述高度方向角、所述第三激光雷达设备的最大扫描距离及所述第三激光雷达设备的定位信息计算第三棱锥,包括:

    7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述基于所述水平方位角、所述高度方向角、所述第三激光雷达设备的最大扫描距离及所述第三激光雷达设备的定位信息计算所述灯光反射面各个顶点的延长点,包括:

    8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:

    9.一种激光雷达设备,其特征在于,所述激光雷达设备包括摄像装置、发光装置、激光雷达、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如权利要求1至8任一项所述的方法。

    10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质包括存储的计算机程序;所述计算机程序在运行时控制所述计算机存储介质所在的设备执行如权利要求1至8中任一项所述的方法。


    技术总结
    本申请涉及激光雷达技术领域,公开了一种激光雷达点云拼接方法、设备及存储介质,其方法包括:通过查找点云重叠设备列表中的设备信息,对点云数据坐标列表进行标记并发送至设定的激光雷达设备;汇总点云数据坐标列表,将标记为无冗余的点云数据坐标列表保存至点云拼接结果列表,将标记为有冗余的点云数据坐标列表保存至点云临时列表;若点云临时列表存在点云数据,则将点云临时列表中的冗余点云数据清除,并结合点云拼接结果列表得到拼接点云。本申请至少具有以下有益效果:可以同时拼接多个设备的点云数据并进一步加快三维模型点云的运算速度。

    技术研发人员:罗除,孙义哲,张翊晨
    受保护的技术使用者:大湾区大学(筹)
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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