[发明专利]一种面向智能车库的车轮点云检测方法

权利要求书

1.一种面向智能车库的车轮点云检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用二维单线激光雷达采集停车区域场景三维点云，制作相应数据集；

步骤2，基于非结构化点云的三维目标检测模型确定目标位姿信息；

步骤2的具体实现包括如下子步骤，

步骤2.1，对大小不一的点云样本进行采样，使进入三维目标检测模型的每个样本的大小统一，所述三维目标检测模型基于PointNet网络，并加入了目标定位模块；

步骤2.2，对一帧点云Cloud，包含最大目标数为n_obj，将Cloud中的车轮目标部分点云等效复制，直到Cloud包含的目标数为n_obj，保证输入至三维目标检测模型的点云大小固定；

步骤2.3，确定所有点云样本在三维空间xyz方向的范围，沿xyz方向将三维空间等分为n个候选区域；将Cloud输入三维目标检测模型的定位模块进行特征提取，输出预测的车轮位置信息；

步骤2.4，在n个候选区域中心中找到与标记的车轮目标中心最近的候选区域中心从而确定车轮所在候选框C_chs，根据共筛选出n_obj个候选区域，将其对应的n_obj组预测标志点与标记的车轮目标标志点共同输入损失层计算回归损失L_reg，通过不断迭代训练优化损失函数，使L_reg收敛；

步骤3，基于非结构化点云的三维目标检测模型确定预测到的目标类别；

步骤4，分析由三维目标检测模型预测得到的车轮位姿信息，判断车轮是否会回正、车轮在机械手坐标系中的位置，进而反馈给智能车库上方安装的机械手以是否进行抓取和抓取点位置的信号。

2.根据权利要求1所述的一种面向智能车库的车轮点云检测方法，其特征在于：步骤1的具体实现方式包括以下子步骤，

步骤1.1，取车机械手固定连接在垂直机械架上，机械手上固定有用于夹取车辆的取车罩，取车罩包括取车罩壳体，壳体底部与车辆的四个轮胎对应位置处分别设有一个用于夹取轮胎的夹取机构，四个激光雷达分别安装在夹取机构上，当取车罩壳体随机械手下落至车轮附近时，激光雷达开始工作，采集四个车轮原始的三维点云数据；

步骤1.2，建立激光三维坐标系，以激光下降前的初始位置为坐标系原点，激光垂直下降时的运动方向为z轴正方向，二维激光扫描时的0°方向为x轴正方向，90°方向为y轴正方向，激光每次下落过程将扫描得到的距离值信息转化至激光三维坐标系，得到一个含车轮目标的点云样本；

步骤1.3，由步骤1.1，1.2得到以三维坐标表示的车库场景点云样本，逐点标记样本中属于车轮部分的点云，利用主成分分析法计算得到每个车轮目标点云的最小外接立方体八个顶点和立方体形心的坐标，取其中固定的三个共面顶点和形心的三维坐标共12个参数作为每个目标的位置标签；对每个车轮目标设置(1，0)向量作为类别标签，将点云数据集按合适比例分为训练集和测试集。