[发明专利]一种用于表示环境元素的方法、装置、系统、以及车辆/机器人

权利要求书

1.一种由计算机实现的用于表示环境元素的方法，其特征在于，所述方法包括：

(101)从传感器接收包括表示至少一个环境元素的至少一个点云的扫描数据；

(102)利用预定的平滑标准使用区域增长算法将所述点云分割成点簇；

(103)将所述点簇划分为分级网格；

(104)为每个所述分级网格的每个单元中的点建立高斯分布；以及

(105)基于所述高斯分布构建表示所述环境元素的高斯混合模型，

其中，通过以下步骤导出所述预定的平滑标准：

(201)对于所述点云的每个点，获取所述每个点的相邻点；

(202)将所述相邻点转换至局部操作平面；

(203)对于所述点云的所述每个点，计算局部表面的主曲率；

(204)计算在所述点云的一个点上到所述点云的另一个点的方向的表面曲率，在所述另一个点上到所述一个点的方向的表面曲率，和从所述一个点到所述另一个点的方向的表面的扭转；以及

(205)建立所述预定的平滑标准为在所述一个点上到所述另一个点的方向的所述表面曲率的绝对值小于阈值，在所述另一个点上到所述一个点的方向的所述表面曲率的绝对值小于阈值，以及从所述一个点到所述另一个点的方向的所述表面的扭转的绝对值小于阈值，以及

其中，在所述一个点_Gp_i上到所述另一个点_Gp_j的方向的所述表面曲率κ_ij被表示为

在所述另一个点_Gp_j上到所述一个点_Gp_i的方向的所述表面曲率κ_ji被表示为

从所述一个点_Gp_i到所述另一个点_Gp_j的方向的所述表面的扭转τ_ij被表示为

其中，d_ij表示在所述一个点_Gp_i上到所述另一个点_Gp_j的向量，v_i1,v_i2,v_i3是与所述一个点_Gp_i相关的从原始点云坐标系到局部操作平面坐标系的旋转矩阵的列向量，v_j1,v_j2,v_j3是与所述另一个点_Gp_j相关的从所述原始点云坐标系到所述局部操作平面坐标系的旋转矩阵的列向量，H_i是与所述一个点_Gp_i相关的黑塞矩阵，H_j是与所述另一个点_Gp_j相关的黑塞矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(202)将所述相邻点转换至局部操作平面，还包括：

通过使用矩阵的特征值分解在所述相邻点的一个点上拟合所述局部操作平面，以及

将所述相邻点转换至所述局部操作平面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(203)对于所述点云的每个点，计算所述局部表面的主曲率，还包括：

对于每个点，在所述局部操作平面中计算局部二次曲面参数，根据所述局部二次曲面参数，为局部二次曲面构造黑塞矩阵，以及

计算所述黑塞矩阵的特征值作为所述局部表面的所述主曲率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(103)将所述点簇划分为分级网格，还包括：使用四叉树将所述点簇划分为所述分级网格。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，(104)为每个所述分级网格的每个单元中的点建立高斯分布，还包括：基于与较高层相邻的较低层中的所述较高层的单元的每个子单元中点的高斯分布，为所述较高层的所述单元中的点建立高斯分布。