[发明专利]一种基于激光雷达与单目相机的障碍物检测与测量方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达与单目相机的障碍物检测与测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对激光雷达与单目相机进行联合标定，得到标定信息；所述激光雷达为二维激光雷达；

步骤2、通过所述单目相机获取障碍物对应的第一图像信息，利用训练好的深度学习网络模型对所述第一图像信息进行目标检测，得到障碍物位置信息；

步骤3、利用图像分割算法对所述障碍物位置信息中的环境背景干扰信息进行去除，得到障碍物目标区域信息；

步骤4、利用边缘检测算法对所述障碍物目标区域信息进行轮廓提取，得到轮廓信息；对所述障碍物目标区域信息中的激光雷达点进行曲率计算，得到曲率信息；根据所述轮廓信息和所述曲率信息得到障碍物的测量面；

其中，所述步骤4包括以下子步骤：

步骤4.1、基于所述障碍物目标区域信息，利用Canny边缘检测算法获得障碍物中存在的所有线段，储存其中所有的竖向线段，将小于第一角度的横向线段作为选出的横向线段，储存所述选出的横向线段；

步骤4.2、对位于障碍物上的激光雷达点进行曲率计算；

步骤4.3、选出所有的竖向线段中的最左竖向线段与最右竖向线段；

所述激光雷达与所述单目相机安装在机器人上；如果存在某一激光雷达点的曲率大于第一阈值，则认为障碍物侧面面对所述机器人，则在所有的竖向线段中寻找离该激光雷达点最近的竖向线段，记为第一竖向线段；计算所述第一竖向线段分别与最左竖向线段、最右竖向线段之间的距离，并以所述第一竖向线段替换最小距离对应的竖向线段，实现最左竖向线段或最右竖向线段的更新；如果所有激光雷达点的曲率均小于等于所述第一阈值，则认为障碍物正面面对所述机器人，不对最左竖向线段和最右竖向线段进行更新；

步骤4.4、将位于最左竖向线段和最右竖向线段之间的所述选出的横向线段进行位置排序，得到最上横向线段和最下横向线段；将最左竖向线段、最右竖向线段、最上横向线段和最下横向线段所组成的矩形作为所述障碍物的测量面；

步骤5、基于所述标定信息和所述障碍物的测量面上的激光雷达数据，得到障碍物的尺寸信息。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达与单目相机的障碍物检测与测量方法，其特征在于，所述标定信息包括所述单目相机的内参，以及所述激光雷达相对于所述单目相机的旋转矩阵和位移矩阵；

所述步骤1包括以下子步骤：

步骤1.1、制作联合标定板，所述联合标定板包括黑白棋盘格；

步骤1.2、将所述联合标定板置于所述单目相机与所述激光雷达的正前方，使所述单目相机能够获得所述黑白棋盘格的全貌，同时确保能有大于第一数量的激光雷达点击中所述联合标定板，并获得击中所述联合标定板的激光雷达点的坐标信息；

步骤1.3、利用张正友标定法对所述单目相机进行标定，获得所述单目相机的内参和联合标定板的空间平面方程；

步骤1.4、根据所述联合标定板的空间平面方程和所述击中联合标定板的激光雷达点的坐标信息，得到所述激光雷达相对于所述单目相机的旋转矩阵和位移矩阵。