[发明专利]一种基于三维激光雷达的道路边界检测与跟踪方法

权利要求书

1.一种基于三维激光雷达的道路边界检测与跟踪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、获取激光雷达扫描数据并转换到激光雷达直角坐标系下；

步骤二、根据GPS/IMU提供的位姿变化信息，对点云数据进行畸变矫正；

步骤三、采用随机采样一致性和主成分分析法提取地面点；

步骤四、采用多特征、宽阈值、分层次的特征点提取方法对边界特征点进行粗提取；

步骤五、采用基于投影的方法将粗提取边界特征点分成左右两类，并采用随机采样一致性方法对边界特征点进行精提取；

步骤六、采用随机采样一致性方法对精提取的边界点进行曲线拟合；

步骤七、采用幅值滤波的卡尔曼滤波方法对边界线进行跟踪；

所述的步骤二的具体方法为：

根据GPS/IMU提供的每一帧位姿变化信息，包括翻滚角θ_Xframe，俯仰角θ_Yframe，航向角θ_Zframe以及位移x_frame，y_frame，z_frame，对每帧点云进行畸变矫正，包括以下步骤：

21)根据每个点P_i的水平方位角β_i，计算该点相对于扫描起始位置的时间偏移t_i，假设当前帧的扫描起始位置对应的水平方位角为β₀，那么通过式(2)计算雷达扫描到β_i所需要的时间：

t_i＝C×(β_i-β₀)/2π (2)

其中C为激光雷达扫描一周的时间；

22)假设在同一帧内车辆的位姿近似线性变化，因此每个点P_i对应时刻，车辆的位姿可以通过相邻两帧的位姿插值获得；根据GPS/IMU提供的每一帧车辆位姿变换信息，采用线性插值计算变换矩阵如下：

[θ_Xi θ_Yi θ_Zi]＝(-t_i/C)[θ_Xframe θ_Yframe θ_Zframe] (3)

其中T_i为帧起始扫描点到该时刻车辆的位移，θ_Xi，θ_Yi，θ_Zi分别为帧起始扫描点到该时刻车辆的翻滚角，俯仰角和航向角；

23)根据上述所计算得到的变换矩阵，采用公式(4)将点P_i

矫正如下，点P′_i为矫正后的点：

R_i＝R_z(θ_Zi)R_y(θ_Yi)R_x(θ_Xi),

P′_i＝R_iP_i+T_i (4)

其中，R_i为从起始扫描点到P_i对应时刻车辆位姿的旋转矩阵，R_z(θ_Zi)，R_y(θ_Yi)，R_x(θ_Xi)分别为绕z,y,x三轴的旋转矩阵。