[发明专利]变电站机器人可行域提取方法及装置

说明书

本发明公开一种变电站机器人可行域提取方法及装置，可基于多线激光雷达正确提取机器人可行域。本发明方法包括：(10)输入点云：输入无人变电站环境原始点云；(20)激光横向分割：将原始点云分解为水平单线点云的集合；(30)平面提取：过滤与横向分割平面不一的点云；(40)曲率滤波：将平面提取后的点根据同平面上横向激光束上前后相邻的三个点形成线段作为当前点的曲率，过滤掉不满足点；(50)椭圆拟合：将曲率滤波后的点采用距离之和最小的目标方程进行圆拟合，过滤距离较远的点；(60)离群点剔除：将椭圆拟合过滤后的点采用统计滤波的方式，滤除离群点；(70)输出可行域：将离群点剔除后的点云数据投影至二维栅格地图中。

技术领域

本发明属于图像识别技术领域，特别是一种基于多线激光雷达的变电站机器人可行域提取方法及装置。

背景技术

在无人变电站环境下，通过部署移动型巡检机器人和消防机器人为电站环境提供相应的检测和消防工作。出于成本和室外强光的环境考虑，定位方案采用RTK和多线激光雷达来提供稳定的定位信息。

由于变电站四面为空旷环境，由水泥路(不可行驶区域)和石子路(可行使区域)组成，而主流的基于栅格地图的图搜索算法的导航方案无法为机器人提供关于水泥路和石子路的语义信息，即在信息量有限的栅格地图中，规划算法无法针对石子路和水泥路来进行安全性规划。若通过绘制虚拟墙的方法来将水泥路和石子路体现在栅格地图中，则存在难以精确地将石子路和水泥路分割开，造成规划的轨迹存在安全隐患的情况。而现有的道路感知算法多为基于视觉方案或配合激光雷达来实现的，且落地的场景多为有明显特征的车道线检测和马路牙子检测，与无人变电站中的环境区别较大，定位方案也有显著区别，无法直接应用于无人变电站环境中。

总之，现有技术存在的问题是：由于无人变电站为纯激光的定位方案，且无明显特征的路面信息，基于多线激光雷达无法正确提取到机器人可行域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变电站机器人可行域提取方法，可基于多线激光雷达正确提取机器人可行域。

本发明的另一目的在于提供一种变电站机器人可行域提取装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种变电站机器人可行域提取方法，包括如下步骤：

(10)输入点云：输入无人变电站环境下激光雷达采集的原始点云；

(20)激光横向分割：将所述原始点云分解为水平单线点云的集合，实现对激光的横向分割；

(30)平面提取：根据所述横向分割的激光形成的平面，过滤掉高度与周围点集不在同一平面的点云；

(40)曲率滤波：将所述平面提取后的点根据同平面上横向激光束上前后相邻的三个点形成线段作为当前点的曲率，过滤掉不满足曲率要求的点；

(50)椭圆拟合：将所述曲率滤波后的点采用距离之和最小的目标方程进行圆拟合，过滤掉与椭圆距离较远的点；

(60)离群点剔除：将所述椭圆拟合过滤后的点采用统计滤波的方式，滤除椭圆拟合后的离群点；

(70)输出可行域：将所述离群点剔除后的点云数据作为可行域点云，投影至二维栅格地图中。

实现本发明另一目的的技术解决方案为：

一种变电站机器人可行域提取装置，其特征在于包括：

点云输入模块，用于输入无人变电站环境下激光雷达采集的原始点云；

激光横向分割模块，用于将所述原始点云分解为水平单线点云的集合，实现对激光的横向分割；

平面提取模块，用于根据所述横向分割的激光形成的平面，过滤掉高度与周围点集不在同一平面的点云；