(57)【要約】      （修正有）【課題】車体姿勢又は地面の変化が大きい場合でも、正確に平面をフィッティングできる点群における非地面点のフィルタリング方法、装置及びコンピュータ可読記憶媒体を提供する。【解決手段】点群における非地面点のフィルタリング方法は、レーザーレーダーにより地面を走査して生成される点群を取得するステップＳ１１０と、前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するステップＳ１２０と、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するステップＳ１３０と、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングするステップＳ１４０と、から構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点群における非地面点のフィルタリング方法であって、
レーザーレーダーにより地面を走査して生成される点群を取得するステップと、
前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するステップと、
前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するステップと、
前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングするステップと、を含むことを特徴とする点群における非地面点のフィルタリング方法。
【請求項２】
前記隣接点は、前記レーザーレーダーの隣接のレーザーヘッドにより地面を走査して生成される点、又は前記レーザーレーダーの同一レーザーヘッドにより隣接する走査角度で地面を走査して生成される点を含み、
前記ラジアル距離は、前記点群における点の俯瞰平面上での投影位置と、レーザー原点の前記俯瞰平面上での投影である前記俯瞰平面の座標原点との距離であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定することは、
前記ラジアル距離の変化値の閾値を設定するステップと、
前記隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値より大きいと、前記隣接点のうちの少なくとも１つをキーポイントとして確定するステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記変化値の閾値を設定することは、前記レーザーレーダーの角度分解能に基づいて、前記閾値を設定するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記レーザーレーダーの角度分解能に基づいて、前記閾値を設定することは、前記閾値を、レーザー原点から検出位置までの距離である走査距離と前記レーザーレーダーの角度分解能との積以上に設定するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングすることは、
俯瞰平面において、ラジアル方向に、前記キーポイントに基づいて、前記俯瞰平面を分割して隣接する領域を得るステップと、
前記点群に基づいて、各前記領域の高さの情報を取得するステップと、
前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するステップと、を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングすることは、
俯瞰平面において、座標原点と１つのキーポイントとを通過する直線における複数のキーポイントを取得するステップと、
前記点群に基づいて、前記直線における２つの隣接するキーポイントの間の領域の高さの情報を取得するステップと、
前記高さの情報に基づいて、前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するステップと、を含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
点群における非地面点のフィルタリング装置であって、
レーザーレーダーにより地面を走査して生成される点群を取得するための点群取得ユニットと、
前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するためのラジアル距離算出ユニットと、
前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するためのキーポイント確定ユニットと、
前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングするための地面検出ユニットと、を備えることを特徴とする点群における非地面点のフィルタリング装置。
【請求項９】
前記隣接点は、前記レーザーレーダーの隣接のレーザーヘッドにより地面を走査して生成される点、又は前記レーザーレーダーの同一レーザーヘッドにより隣接する走査角度で地面を走査して生成される点を含み、
前記ラジアル距離は、前記点群における点の俯瞰平面上での投影位置と、レーザー原点の前記俯瞰平面上での投影である前記俯瞰平面の座標原点との距離であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記キーポイント確定ユニットは、
前記ラジアル距離の変化値の閾値を設定するための設定サブユニットと、
前記隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値より大きいと、前記隣接点のうちの少なくとも１つをキーポイントとして確定するための確定サブユニットと、を備えることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記設定サブユニットは、前記レーザーレーダーの角度分解能に基づいて、前記閾値を設定するためにさらに用いられることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記設定サブユニットは、前記閾値を、前記レーザー原点から検出位置までの距離である走査距離と前記レーザーレーダーの角度分解能との積以上に設定するためにさらに用いられることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記地面検出ユニットは、
俯瞰平面において、ラジアル方向に、前記キーポイントに基づいて、前記俯瞰平面を分割して隣接する領域を得、
前記点群に基づいて、各前記領域の高さの情報を取得し、
前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するためにさらに用いられることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記地面検出ユニットは、
俯瞰平面において、前記座標原点と１つのキーポイントとを通過する直線における複数のキーポイントを取得し、
前記点群に基づいて、前記直線における２つの隣接するキーポイントの間の領域の高さの情報を取得し、
前記高さの情報に基づいて、前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するためにさらに用いられることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
点群における非地面点のフィルタリング装置であって、
１つ又は複数のプロセッサと、
１つ又は複数のプログラムを記憶するメモリと、を備え、
前記１つ又は複数のプログラムが前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、前記１つ又は複数のプロセッサが請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法を実現することを特徴とする点群における非地面点のフィルタリング装置。
【請求項１６】
コンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読記憶媒体であって、該プログラムがプロセッサにより実行されると、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法を実現することを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報の技術分野に関し、特に、点群における非地面点のフィルタリング方法、装置及びコンピュータ可読記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測器具、例えば、レーザーレーダーによって得られる被検出物の外観表面の点データセットは、点群とも呼ばれる。レーザーをオブジェクトの表面に照射すると、反射されるレーザーは、方位、距離等の情報を含む。レーザービームを特定の軌跡に従って走査すると、走査しながら反射されるレーザー点の情報を記録することができ、走査が非常に細かいため、大量のレーザー点を得て、これにより、レーザー点群を形成できる。
【０００３】
点群によって、障害物検出を行う前、地面点を除去する必要があり、地面フィッティングを行い、フィッティングした平面によって各点から平面までの距離を算出して地面点をフィルタリングすることが一般的である。地面フィッティングを行う時、地面に属する点を正確に把握できないため、誤った点を選択してフィッティングを行い、得られた地面フィッティングの結果が不正確である恐れがある。特に、車体姿勢又は地面の変化が大きい場合、誤った平面をフィッティングしやすく、更にフィルタリングエラーを招いてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施例は、少なくとも従来技術における１つ又は複数の技術的問題を解決するために、点群における非地面点のフィルタリング方法、装置及びコンピュータ可読記憶媒体を提供する。
【０００５】
第一態様によれば、本発明の実施例は、点群における非地面点のフィルタリング方法を提供し、当該方法は、レーザーレーダーにより地面を走査して生成される点群を取得するステップと、前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するステップと、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するステップと、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングするステップと、を含む。
【０００６】
第一態様に合わせて、本発明の実施例として、第一態様の第一実施形態において、前記隣接点は、前記レーザーレーダーの隣接のレーザーヘッドにより地面を走査して生成される点、又は前記レーザーレーダーの同一レーザーヘッドにより隣接する走査角度で地面を走査して生成される点を含み、前記ラジアル距離は、前記点群における点の俯瞰平面上での投影位置と、レーザー原点の前記俯瞰平面上での投影である前記俯瞰平面の座標原点との距離である。
【０００７】
第一態様に合わせて、本発明の実施例として、第一態様の第二実施形態において、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定することは、前記ラジアル距離の変化値の閾値を設定するステップと、隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値より大きいと、前記隣接点のうちの少なくとも１つをキーポイントとして確定するステップと、を含む。
【０００８】
第一態様の第二実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第一態様の第三実施形態において、前記変化値の閾値を設定することは、レーザーレーダーの角度分解能に基づいて、前記閾値を設定するステップを含む。
【０００９】
第一態様の第三実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第一態様の第四実施形態において、レーザーレーダーの角度分解能に基づいて、前記閾値を設定することは、前記閾値を、レーザー原点から検出位置までの距離である走査距離と前記レーザーレーダーの角度分解能との積以上に設定するステップを含む。
【００１０】
第一態様、第一態様の第一実施形態、第一態様の第二実施形態、第一態様の第三実施形態又は第一態様の第四実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第一態様の第五実施形態において、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングすることは、俯瞰平面において、ラジアル方向に、前記キーポイントに基づいて、俯瞰平面を分割して隣接する領域を得るステップと、前記点群に基づいて、各前記領域の高さの情報を取得するステップと、前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するステップと、を含む。
【００１１】
第一態様の第一実施形態、第一態様の第二実施形態、第一態様の第三実施形態又は第一態様の第四実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第一態様の第六実施形態において、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングすることは、俯瞰平面において、座標原点と１つのキーポイントを通過する直線における複数のキーポイントを取得するステップと、前記点群に基づいて、前記直線における２つの隣接するキーポイントの間の領域の高さの情報を取得するステップと、前記高さの情報に基づいて前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するステップと、を含む。
【００１２】
第二態様によれば、本発明の実施例は、点群における非地面点のフィルタリング装置を提供し、当該装置は、レーザーレーダーにより地面を走査して生成される点群を取得する点群取得ユニットと、前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するラジアル距離算出ユニットと、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するキーポイント確定ユニットと、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングする地面検出ユニットと、を備える。
【００１３】
第二態様に合わせて、本発明の実施例として、第二態様の第一実施形態において、前記隣接点は、前記レーザーレーダーの隣接のレーザーヘッドにより地面を走査して生成される点、又は前記レーザーレーダーの同一レーザーヘッドにより隣接する走査角度で地面を走査して生成される点を含み、前記ラジアル距離は、前記点群における点の俯瞰平面上での投影位置と、レーザー原点の前記俯瞰平面上での投影である前記俯瞰平面の座標原点との距離である。
【００１４】
第二態様にあわせて、本発明の実施例として、第二態様の第二実施形態において、前記キーポイント確定ユニットは、前記ラジアル距離の変化値の閾値を設定する設定サブユニットと、隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値より大きいと、前記隣接点のうちの少なくとも１つをキーポイントとして確定する確定サブユニットと、を備える。
【００１５】
第二態様の第二実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第二態様の第三実施形態において、前記設定サブユニットは、レーザーレーダーの角度分解能に基づいて、前記閾値を設定するためにさらに用いられる。
【００１６】
第二態様の第三実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第二態様の第四実施形態において、前記設定サブユニットは、前記閾値を、レーザー原点から検出位置までの距離である走査距離と前記レーザーレーダーの角度分解能との積以上に設定するためにさらに用いられる。
【００１７】
第二態様、第二態様の第一実施形態、第二態様の第二実施形態、第二態様の第三実施形態又は第二態様の第四実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第二態様の第五実施形態において、前記地面検出ユニットは、俯瞰平面において、ラジアル方向に、前記キーポイントに基づいて、俯瞰平面を分割して隣接する領域を得て、前記点群に基づいて、各前記領域の高さの情報を取得し、前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するためにさらに用いられる。
【００１８】
第二態様の第一実施形態、第二態様の第二実施形態、第二態様の第三実施形態又は第二態様の第四実施形態に合わせて、本発明の実施例として、第二態様の第六実施形態において、前記地面検出ユニットは、俯瞰平面において、座標原点と１つのキーポイントとを通過する直線における複数のキーポイントを取得し、前記点群に基づいて、前記直線における２つの隣接するキーポイントの間の領域の高さの情報を取得し、前記高さの情報に基づいて、前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するためにさらに用いられる。
【００１９】
１つの可能な設計では、点群における非地面点のフィルタリング装置の構造には、プロセッサ及びメモリが備えられ、前記メモリは、点群における非地面点のフィルタリング装置が上記第一態様に係る点群における非地面点のフィルタリング方法を実行することをサポートするプログラムを記憶し、前記プロセッサは、前記メモリに記憶されたプログラムを実行する。前記点群における非地面点のフィルタリング装置は、点群における非地面点のフィルタリング装置がほかの装置又は通信ネットワークと通信するための通信インターフェースをさらに備える。
【００２０】
第三態様によれば、本発明の実施例は、点群における非地面点のフィルタリング装置を提供し、当該装置は、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプログラムを記憶するメモリと、を備え、前記１つ又は複数のプログラムが前記１つ又は複数のプロセッサにより実行されると、前記１つ又は複数のプロセッサが上記第一態様のいずれか一項に記載の方法を実現する。
【００２１】
第四態様によれば、本発明の実施例は、コンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読記憶媒体を提供し、該プログラムがプロセッサにより実行されると、上記第一態様のいずれか一項に記載の方法を実現する。
【００２２】
上記技術案は、点群における隣接点のラジアル距離によってキーポイントを確定し、非地面点をフィルタリングすることで、計算方法が簡単になり、計算量が小さくになり、実行速度が速くになり、且つ従来技術における地面フィッティングが不正確であるという欠陥を克服し、判断結果の信頼性がさらに高くになり、小さな高さ変化値を高感度で検出でき、障害物検出の正確性を向上させるという利点又は有益な効果を有する。
【００２３】
上記概説は明細書のためのものであって、いかなる方式で制限するためのものではない。上記説明される模式的な態様、実施形態及び特徴を除き、本発明のさらなる態様、実施形態及び特徴は、図面及び以下の詳細な説明によって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図面において、特に断らない限り、同一符号は同一又は類似の部材又は要素を示す。これらの図面は必ずしも縮尺に応じて作成されるものではない。なお、これらの図面は本発明に開示されているいくつかの実施形態を示しているが、本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】本発明の一実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法のフローチャートである。
【図２】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法におけるレーザー原点及びラジアル距離の空間座標を示す模式図である。
【図３】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法における上下に隣接するレーザーヘッドのラジアル距離変化を示す模式図である。
【図４】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法における同一レーザーヘッドの左右に隣接する走査角度でのラジアル変化距離を示す模式図である。
【図５】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法における障害物検出の模式図である。
【図６】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法の検出フローチャートである。
【図７】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法の検出フローチャートである。
【図８】本発明の一実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の構成ブロック図である。
【図９】本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の構成ブロック図である。
【図１０】本発明のまた別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、幾つかの例示的な実施例のみを簡単に説明する。当業者であれば、本発明の趣旨又は範囲を逸脱せずに、説明した実施例に様々な変更を施すことができると理解できる。従って、図面と説明は本質的に例示的であり、限定的ではないとみなされるべきである。
【００２６】
図１は本発明の一実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法のフローチャートである。図１に示すように、本発明の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法は、レーザーレーダーにより地面を走査して生成される点群を取得するステップＳ１１０と、前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するステップＳ１２０と、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するステップＳ１３０と、前記キーポイントにより、前記点群から非地面点をフィルタリングするステップＳ１４０と、を含む。
【００２７】
ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ、レーザーによる検出と測定、すなわち、レーザーレーダー）によって測定されるデータは、ディジタル表層モデル（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｅｌ、ＤＳＭと略称）の離散点表現を含み、データには、空間三次元情報及びレーザー強度情報等が含まれる。センサは、レーザービームを送信し、空気を介して地面又はオブジェクトの表面に伝播し、さらに表面で反射し、反射エネルギーがセンサによって受信されて、１つの電気信号として記録される。送信時点と受信時点とを正確に記録する場合、レーザー装置と地面又はオブジェクトの表面との距離（Ｒ）は、式Ｒ＝ｃｔ／２で算出される。ここで、ｃは、光速であり、ｔは、送信時点と受信時点との時間差である。光パルスは、光速で伝播されており、１つの離散した光パルスがレーザー送信機により送信され、地面に照射して反射される。受信機は、どうにか次の光パルスを送信する前、反射された１つの光パルスを受信する。レーザーが瞬時に目標物に当たる時間を記録することにより、距離を測定する。
【００２８】
本発明の実施例では、ＬｉＤＡＲ点の順序付き情報を用いて、隣接点のラジアル距離の変化を判断して、いくつかのキーポイントを得て、これらのキーポイントによって、すべての非地面点をフィルタリングする。
【００２９】
図２は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法におけるレーザー原点及びラジアル距離の空間座標を示す模式図である。図３は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法における上下に隣接するレーザーヘッドのラジアル距離の変化を示す模式図である。図２及び図３に示すように、前記隣接点は、前記レーザーレーダーの隣接のレーザーヘッドによって地面を走査して生成される点、又は前記レーザーレーダーの同一レーザーヘッドによって隣接する走査角度で地面を走査して生成される点、を含む。前記ラジアル距離は、前記点群中の点の俯瞰平面上での投影位置と前記俯瞰平面の座標原点との距離であり、前記俯瞰平面（図２中のｘｙ平面）の座標原点は、レーザー原点Ｓの前記俯瞰平面上での投影である。
【００３０】
図２及び図３に示すように、ＬｉＤＡＲ装置は通常、複数のレーザーヘッド、例えば、６４個のレーザーヘッドが配置されている。レーザーヘッドの走査方向は、水平走査としてもよい。任意のレーザーヘッドに対して、水平走査を例に、地面が平坦であると、生成された点群が１つの完全な円（図３中の最も大きな円を参照）である。
【００３１】
図２では、複数のレーザーヘッドは、レーザー信号を送信し、その位置モデルとして、すべてのレーザーヘッドが図２におけるレーザー原点Ｓに位置するが、各レーザーヘッドの送信角は、異なってもよい。図３に示すように、地面が平坦であると、ラジアル距離の変化の勾配が非常に均一である。障害物（人間、車、木等）がある場合、距離は、障害物のエッジに急に大きくなる可能性がある。例えば、図３では、Ａ点とＢ点には、ラジアル距離の変化の勾配が非常に均一であるが、Ｃ点とＤ点には、円の曲線が歪って、Ｃ点とＤ点でのラジアル距離の変化の勾配が不均一であり、且つＣ点とＤ点の間の距離が大きくなる。
【００３２】
点群における隣接点のラジアル距離は、俯瞰平面（ｘｙ平面）上の投影と座標原点との距離で示されるようにしてもよい。図２に示すように、ｘｙ平面上に、Ａ点又はＢ点と座標原点Ｏとの距離は、ラジアル距離である。すなわち、図２中のＯＡ、ＯＢがラジアル距離であり、ＯＡの長さをＬ１、ＯＢの長さをＬ２とすると、ラジアル距離の変化値が式Ｐ＝Ｌ２−Ｌ１で表示できる。
【００３３】
ＬｉＤＡＲ点の順序付き情報を用いて、隣接点のラジアル距離ＯＡ、ＯＢを算出できる。更に、隣接点のラジアル距離の変化値Ｐ、すなわち、線分ＡＢの長さを算出できる。ラジアル距離の変化値に基づいて、キーポイントを確定できる。
【００３４】
図４は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法における同一レーザーヘッドの左右に隣接する走査角度でのラジアル変化距離を示す模式図である。図４中の符号５は、ＬｉＤＡＲの第ｉ本の走査線を示し、図４中の符号６は、障害物、例えば、人間又は車等を示す。図４には、ＬｉＤＡＲのある走査線の地面上での投影、即ち、図４中の符号５で示される同一レーザーヘッドの異なる角度での走査点が示されている。符号６で示される位置ＢＣは、障害物位置（例えば、人間、車等）である。障害物からの影響のため、Ｂ点のラジアル距離がその隣接点Ａ点のラジアル距離未満で、Ｃ点のラジアル距離がその隣接点Ｄ点のラジアル距離未満で、すなわち、ＯＡ＞ＯＢ、ＯＤ＞ＯＣである。また、障害物が地面よりも高いため、線分ＢＣの平均高さがＡ点、Ｄ点の高さよりも大きい。更に、隣接点のラジアル距離の変化値、すなわち、線分ＡＢの長さと線分ＣＤの長さを算出できる。ラジアル距離の変化値に基づいてキーポイントを確定できる。
【００３５】
１つの可能な実施形態では、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定することは、前記ラジアル距離の変化値の閾値を設定するステップと、隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値よりも大きいと、前記隣接点のうちの少なくとも１つをキーポイントとして確定するステップと、を含む。
【００３６】
キーポイントは、隣接する２つのオブジェクトの位置する異なる領域の境界点を示してもよい。点群情報からわかるように、キーポイントは、ラジアル距離の変化が異常で、不均一な点である。一実施形態では、隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値よりも大きいと、前記隣接点のうちラジアル距離が小さい点をキーポイントとして確定する。
【００３７】
１つの可能な実施形態では、前記変化値の閾値を設定することは、レーザーレーダーの角度分解能に応じて、前記閾値を設定するステップを含む。更に、閾値に基づいて、キーポイントを確定する。
【００３８】
１つの可能な実施形態では、レーザーレーダーの角度分解能に応じて、前記閾値を設定することは、前記閾値を、レーザー原点から検出位置までの距離である走査距離と前記レーザーレーダーの角度分解能との積以上に設定するステップを含む。
【００３９】
角度分解能は、△θで示される。図２に示されるように、△θは、ＳＡとＳＢの夾角である。閾値は、以下の方法に従って設定できる。
【００４０】
中心角を△θ、半径をＲで表示されている扇形では、中心角に対応する円弧の円弧長さは、
Ｌ＝△θ＊Ｒである。
【００４１】
理論的には、隣接点のラジアル距離の変化は、この円弧長さＬ未満である。従って、１つの可能な実施形態では、△θ＊Ｒを閾値として設定してもよい。隣接点のラジアル距離の変化がこの閾値よりも大きいと、該位置がキーポイントの位置する領域であると判断する。
【００４２】
図６は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法の検出フローチャートである。図６に示すように、１つの可能な実施形態では、図１中のステップＳ１４０では、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングすることは、具体的には、俯瞰平面において、ラジアル方向に、前記キーポイントに基づいて、俯瞰平面を分割して隣接する領域を得るステップＳ２１０と、前記点群に基づいて、各前記領域の高さの情報を取得するステップＳ２２０と、前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するステップＳ２３０と、を含む。
【００４３】
キーポイントの両側の領域が２つのオブジェクトにそれぞれ属し、一方の側が地面に属する可能性もあるし、両方の側が地面に属さない可能性もある。レーザーヘッドが地面を走査し障害物の表面を走査すると、通常、連続的な点群情報を生成できる。ある点のラジアル距離の変化の勾配が非常に大きいと、該点の両側が２つのオブジェクトにそれぞれ属し、該点がキーポイントであると判断できる。この判断をもとに、いくつかのほかの特徴、例えば、高さにいくつかの判断用閾値を加えると、キーポイントのどの側が地面に属するかを容易に判断できる。
【００４４】
前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断することは、以下の２種の実施形態を含む。
【００４５】
実施形態１について、前記点群に基づいて、キーポイントの両側の領域の高さ差を判断し、高さ差が大きい場合、例えば、高さ差が予め設定された高さ差閾値より大きい場合、キーポイントの両側の領域のうち、高い側の領域が障害物の位置する領域、すなわち、非地面点であると判断できる。図５は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法における障害物検出を示す模式図である。図５に示すように、符号１で表示される長方形は障害物を示し、Ｅ点は俯瞰平面でのキーポイントであり、Ｅ点の両側の領域が２つのオブジェクトにそれぞれ属する。前記点群に基づいて、キーポイントの両側の領域の高さ差ｈを判断できる。また、障害物の寸法に応じて高さ差閾値を設定してもよい、例えば、小型乗用車の高さは、通常１４００ｍｍ〜１６００ｍｍ、大人の身長は、通常１５００ｍｍ〜１９００ｍｍである。Ｅ点の両側の領域の高さ差が予め設定された高さ差閾値より大きい場合、Ｅ点の右側、即ち、高い側の領域を障害物領域として確定する。
【００４６】
実施形態２について、前記点群に基づいて、キーポイントの両側の領域の高さを比較し、キーポイントの両側の領域のうち、高い側の領域を障害物の位置する領域、すなわち、非地面点として確定する。更に、キーポイントの両側の領域のうち低い側の領域に対して、走査領域において、該領域の高さ値よりも低い領域があるか否かについて検索し、ＹＥＳである場合、該領域を障害物領域、すなわち、非地面点として確定する。
【００４７】
図７は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法の検出フローチャートである。図７に示すように、１つの可能な実施形態では、図１中のステップＳ１４０では、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングすることは、具体的には、俯瞰平面において、座標原点と１つのキーポイントとを通過する直線における複数のキーポイントを取得するステップＳ３１０と、前記点群に基づいて、前記直線における２つの隣接するキーポイントの間の領域の高さの情報を取得するステップＳ３２０と、前記高さの情報に基づいて、前記領域内の点が非地面点に属するか否かを判断するステップＳ３３０と、を含む。
【００４８】
例えば、一つの直線における点群の情報から、座標原点との距離が大きくなる方向に沿って、２つの分割点を順に得る。これら２つの分割点は、障害物の２つのエッジにある。更に、分割点の間に連結する領域が障害物に属すると判定できる。
【００４９】
更に、上記２種の実施形態に従って、前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断することができ、ここで重複説明を省略する。
【００５０】
上記技術案は、点群における隣接点のラジアル距離によってキーポイントを確定し、更に非地面点をフィルタリングすることで、計算方法が簡単になり、計算量が小さくなり、実行速度が速くなり、且つ従来技術における地面フィッティングが不正確であるという欠陥を克服し、判断結果の信頼性がさらに高くなり、小さな高さの変化値を高感度で検出でき、障害物検出の正確性を向上させることができるという利点又は有益な効果を有する。
【００５１】
図８は、本発明の一実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の構成ブロック図である。図８に示すように、本発明の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置は、レーザーレーダーによって地面を走査して生成される点群を取得するための点群取得ユニット１００と、前記点群における隣接点のラジアル距離を算出するためのラジアル距離算出ユニット２００と、前記隣接点のラジアル距離の変化に基づいて、キーポイントを確定するためのキーポイント確定ユニット３００と、前記キーポイントによって前記点群から非地面点をフィルタリングするための地面検出ユニット４００と、を備える。
【００５２】
１つの可能な実施形態では、前記隣接点は、前記レーザーレーダーの隣接のレーザーヘッドによって地面を走査して生成される点、又は前記レーザーレーダーの同一レーザーヘッドによって隣接する走査角度で地面を走査して生成される点を含み、前記ラジアル距離は、前記点群における点の俯瞰平面上での投影位置と、レーザー原点の前記俯瞰平面上での投影である前記俯瞰平面の座標原点との距離である。
【００５３】
図９は、本発明の別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の構成ブロック図である。図９に示すように、１つの可能な実施形態では、前記キーポイント確定ユニット３００は、前記ラジアル距離の変化値の閾値を設定するための設定サブユニット３１０と、隣接点のラジアル距離の変化値が前記閾値よりも大きいと、前記隣接点のうちの少なくとも１つをキーポイントとして確定するための確定サブユニット３２０と、を備える。
【００５４】
１つの可能な実施形態では、前記設定サブユニット３１０は、レーザーレーダーの角度分解能に応じて、前記閾値を設定するためにさらに用いられる。
【００５５】
１つの可能な実施形態では、前記設定サブユニット３１０は、前記閾値を、レーザー原点から検出位置までの距離である走査距離と前記レーザーレーダーの角度分解能との積以上に設定するためにさらに用いられる。
【００５６】
１つの可能な実施形態では、前記地面検出ユニット４００は、俯瞰平面において、ラジアル方向に、前記キーポイントに基づいて、俯瞰平面を分割して隣接する領域を得て、前記点群に基づいて、各前記領域の高さの情報を取得し、前記高さの情報に基づいて、各前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するためにさらに用いられる。
【００５７】
１つの可能な実施形態では、前記地面検出ユニット４００は、俯瞰平面において、座標原点と１つのキーポイントとを通過する直線における複数のキーポイントを取得し、前記点群に基づいて、前記直線における２つの隣接するキーポイントの間の領域の高さの情報を取得し、前記高さの情報に基づいて、前記領域における点が非地面点に属するか否かを判断するためにさらに用いられる。
【００５８】
本発明の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の各ユニットの機能は、上記方法についての関連説明を参照すればよい、ここで重複説明を省略する。
【００５９】
１つの可能な設計では、点群における非地面点のフィルタリング装置の構造には、プロセッサ及びメモリが備えられ、前記メモリは、点群における非地面点のフィルタリング装置が上記点群における非地面点のフィルタリング方法を実行することをサポートするプログラムを記憶するために用いられ、前記プロセッサは、前記メモリに記憶されたプログラムを実行するように配置される。前記点群における非地面点のフィルタリング装置は、点群における非地面点のフィルタリング装置がほかの装置又は通信ネットワークと通信するための通信インターフェースをさらに備える。
【００６０】
図１０は、本発明のまた別の実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング装置の構成ブロック図である。図１０に示すように、該装置は、メモリ１０１及びプロセッサ１０２を備え、メモリ１０１には、プロセッサ１０２上で実行可能なコンピュータプログラムが記憶されている。前記プロセッサ１０２は、前記コンピュータプログラムを実行すると、上記実施例に係る点群における非地面点のフィルタリング方法を実現する。前記メモリ１０１とプロセッサ１０２の数は、１つ又は複数であり得る。
【００６１】
該装置は、外部装置と通信し、データの交換や伝送を行うための通信インターフェース１０３をさらに備える。
【００６２】
メモリ１０１は、高速ＲＡＭメモリを含む可能性もあるし、メモリ（ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  ｍｅｍｏｒｙ）、例えば、少なくとも１つの磁気ディスクメモリをさらに含む可能性もある。
【００６３】
メモリ１０１、プロセッサ１０２及び通信インターフェース１０３が独立して実現する場合、メモリ１０１、プロセッサ１０２及び通信インターフェース１０３はバスで互いに接続され、且つ相互間の通信を実現することができる。前記バスは業界標準アーキテクチャ（ＩＳＡ、Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バス、ペリフェラルコンポーネント（ＰＣＩ、Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）バス又は拡張業界標準アーキテクチャ（ＥＩＳＡ、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）バス等であってもよい。前記バスはアドレスバス、データバス、制御バス等に分けられてもよい。示しやすくするために、図１０では１本のみの太線で示すが、１本のみのバス又は１つのタイプのみのバスを有すると示さない。
【００６４】
選択的に、具体的に実現する時、メモリ１０１、プロセッサ１０２及び通信インターフェース１０３が１枚のチップに統合される場合、メモリ１０１、プロセッサ１０２及び通信インターフェース１０３は、内部インターフェースによって、相互間の通信を実現することができる。
【００６５】
また別の態様によれば、本発明の実施例は、コンピュータプログラムが記憶されるコンピュータ可読記憶媒体を提供し、該プログラムがプロセッサにより実行されると、上記点群における非地面点のフィルタリング方法のいずれか一項に記載の方法を実現する。
【００６６】
本明細書の説明において、用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「例」、「具体例」、又は「いくつかの例」等の説明とは、該実施例又は例を参照すると説明した具体的な特徴、構造、材料又は特性が本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。且つ、説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性はいずれか１つ又は複数の実施例又は例で適切な方式で結合してもよい。また、矛盾しない限り、当業者は本明細書に説明される様々な実施例又は例、及び様々な実施例又は例の特徴を結合及び組み合わせすることができる。
【００６７】
また、用語の「第一」、「第二」は説明のためのものに過ぎず、相対重要性を指示又は示唆し、又は指示された技術的特徴の数を暗示すると理解すべきではない。従って、「第一」、「第二」で制限された特徴は少なくとも１つの該特徴を明示的又は暗示的に含んでもよい。本発明の説明において、特に明確且つ具体的に制限しない限り、「複数」の意味は２つ又は２つ以上である。
【００６８】
当業者であれば、フローチャートにおける、又はここでほかの方式で説明されるいかなる過程又は方法についての説明は、確定の論理機能又は過程を実現するための１つ又は複数のステップの実行可能命令のコードを含むモジュール、セグメント又は部分を示すと理解されてもよく、且つ本発明の好適な実施形態の範囲はほかの実現を含み、指示又は検討される順序通りでなくてもよく、関わる機能に基づいて、ほぼ同時に、又は逆順序で機能を実行してもよいと理解すべきである。
【００６９】
フローチャートに示す、又はここでほかの方式で説明される論理及び／又はステップは、例えば、論理機能を実現するための実行可能命令の順序付けリストであると見なされてもよく、具体的にいかなるコンピュータ可読媒体に実現されてもよく、命令実行システム、装置又はデバイス（例えばコンピュータに基づくシステム、プロセッサを含むシステム又は命令実行システム、装置又はデバイスから命令を受信し且つ命令を実行するシステム）の使用に備え、又はこれらの命令実行システム、装置又はデバイスと組み合わせて使用される。本明細書については、「コンピュータ可読媒体」はプログラムを包含、記憶、通信、伝播又は伝送することにより、命令実行システム、装置又はデバイス、又はこれらの命令実行システム、装置又はデバイスと組み合わせて使用されるいかなる装置であってもよい。コンピュータ可読媒体のさらなる具体例（非網羅的リスト）は、１つ又は複数の配線を有する電気接続部（電子装置）、ポータブルコンピュータケース（磁気装置）、ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去再書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリー）、光ファイバー装置、及び携帯型読み出し専用メモリー（ＣＤＲＯＭ）を含む。また、コンピュータ可読媒体は更にその上に前記プログラムを印刷できる用紙又はほかの適切な媒体であってもよい理由は、例えば用紙又はほかの媒体を光学的に走査し、次に編集、解釈し、又は必要な時にほかの適切な方式で処理して、電子方式で前記プログラムを取得し、次にそれをコンピュータメモリに記憶することができるためである。
【００７０】
本発明の各部分はハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせで実現されてもよいと理解すべきである。上記実施形態において、複数のステップ又は方法は、メモリに記憶される、且つ適切な命令実行システムで実行するソフトウェア又はファームウェアで実現されてもよい。例えば、ハードウェアで実現する場合は、別の実施形態と同様に、データ信号に対して論理機能を実現する論理ゲート回路を有する離散論理回路、適切な組み合わせ論理ゲート回路を有する確定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の本分野での公知技術のうちのいずれか１つ又はそれらの組み合わせで実現してもよい。
【００７１】
当業者であれば、上記実施例方法におけるステップの全部又は一部の実現がプログラムによって関連するハードウェアを命令して完了させてもよく、前記プログラムがコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、実行時に、該プログラムは方法実施例のステップの１つ又はそれらの組み合わせを含むと理解される。
【００７２】
また、本発明の各実施例における各機能ユニットが１つの処理モジュールに統合されてもよく、各ユニットが独立して物理的に存在してもよく、２つ又は２つ以上のユニットが１つのモジュールに統合されてもよい。上記統合モジュールはハードウェアのタイプで実現されてもよいし、ソフトウェア機能モジュールのタイプで実現されてもよい。前記統合モジュールはソフトウェア機能モジュールのタイプで実現され、且つ独立した製品として販売又は使用される時、１つのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。前記記憶媒体は読み出し専用メモリ、磁気ディスク又は光ディスク等であってもよい。
【００７３】
以上の説明は、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲を制限するためのものではなく、当業者が本発明に開示される技術的範囲内に容易に想到し得る種々の変更又は置換は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。従って、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に準じるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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