[发明专利]一种自适应分辨率三维激光扫描方法

说明书

本发明提供一种自适应分辨率三维激光扫描方法，包括以下步骤：S1)对环境采用垂直分辨率ω、水平分辨率τ进行粗扫描；S2)将粗扫描数据P切分成n小段，计算每小段的物体复杂度S3)计算不同水平角度区间对应的水平扫描分辨率μsubgt;x/subgt;；S4)对不同水平角度区间采用垂直分辨率ω、水平扫描分辨率μsubgt;x/subgt;进行精细扫描；S5)以精细扫描数据P'来补充粗扫描数据P，形成融合后的数据Psubgt;mix/subgt;。本发明对于未知复杂度的环境，自适应分辨率扫描可以实现对环境中简单物体的快速扫描，对于环境中的复杂物体，通过精细扫描可以获得复杂物体的细节信息，在扫描分辨率和扫描时间(数据量)之间取得了平衡。

技术领域

本发明涉及三维扫描技术领域，尤其是一种自适应分辨率三维激光扫描方法。

背景技术

激光视觉系统的理论研究在现实生活中被广泛应用，如无人驾驶汽车，机器人导航，建筑物重建和遥感。激光雷达系统通过估计从激光雷达发出的光和从远处物体反射的光的到达时间间隔，来测量激光发射点到物体的距离，相比于图像，其不受光照影响有其独特优势。

现有的激光雷达产品都是固定分辨率、均匀扫描的。这种方式对于结构简单的物体如墙面、平地等会浪费时间并获得大量冗余数据，对于复杂的对象则某些分辨率可能无法获得精确的细节信息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种自适应分辨率三维激光扫描方法，本发明利用利用人造物体本身的垂直特征，采用固定垂直分辨率、自适应水平分辨率的扫描方式，可以较快速的获得结构简单的物体信息，对于复杂物体采用高分辨率进行扫描，在扫描分辨率和扫描时间(数据量)之间取得了平衡。

本发明的技术方案为：一种自适应分辨率三维激光扫描方法，包括以下步骤：

S1)、对环境采用垂直分辨率ω、水平分辨率τ进行粗扫描，获得激光雷达数据P；

P＝{p_i,j},i＝1,2,...n,j＝1,2,...,m；

其中，n是指激光雷达水平总帧数，m是指激光雷达垂直总帧数；p_i,j＝(α_i,β_j,d_i,j)为水平第i帧、垂直第j帧的扫描点，其中，α_i为水平第i帧角度、β_j为垂直第j帧角度、d_i,j为水平第i帧、垂直第j帧时测得的距离；

S2)、以水平总帧数n为划分依据将粗扫描数据P切分成小段，计算每小段的物体复杂度

其中，为水平帧数范围[x,x+L-1],x＝1,2,...,n-L+1，即水平角度范围[α_x,α_x+L-1]之间的扫描区域的物体复杂度；

S3)、计算不同水平角度区间对应的水平扫描分辨率μ_x；

其中，μ_x为水平角度范围[α_x,α_x+L-1],x＝1,2,...,n-L+1之间的水平扫描分辨率；

S4)、对不同水平角度区间采用垂直分辨率ω、水平扫描分辨率μ_x进行精细扫描得到P'＝{p'_i,j},i＝1,2,...n',j＝1,2,...,m；

其中，n'是指激光雷达水平总帧数，m是指激光雷达垂直总帧数，p'_i,j＝(α'_i,β_j,d'_i,j)为水平第i帧、垂直第j帧的扫描点，其中α'_i为水平第i帧角度、β_j为垂直第j帧角度、d'_i,j为水平第i帧、垂直第j帧时测得的距离；