[发明专利]一种基于空间点云生成的激光雷达数据扩充方法

权利要求书

1.一种基于空间点云生成的激光雷达数据扩充方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、对16线激光雷达获得的数据进行预处理：

对16线激光雷达获得的三维点云数据进行二维化处理，首先将在三维直角坐标系下的点云数据投影到二维球面坐标系上，再将二维球面坐标系下的点云数据投影到二维直角坐标系上，得到尺寸高度×宽度为16×512的五通道二维图像；

S2、初始化扩充数据内容：

在步骤S1得到的五通道二维图像的每一行数据下插入3行空白扩充数据，其中插入的空白扩充数据均为0，使得五通道二维图像变为64×512的五通道二维图像A，图像A的高度用Ar表示，宽度用Ac表示；

S3、计算扩充数据：

对图像A中属于步骤S1得到的五通道二维图像原有的点A(m,n)进行处理，其中m＝1,5,...,61，n＝1,2,...,512：在每一个点A(m,n)周围生成3个扩充点A_k，k＝1，2,3，这三个扩充点在三维直角坐标系下分别位于以A(m,n)为原点的xy、yz、xz三个平面；

每个扩充点具有和A(m,n)相同的通道数，即也拥有x、y、z、i、r五个通道，A(m,n)的五个通道的值分别用x₀、y₀、z₀、i₀、r₀表示，A_k的五个通道的值分别用x_k、y_k、z_k、i_k、r_k表示；另外用bx_k、by_k、bz_k分别表示扩充点A_k相对于A(m,n)在x、y、z方向的偏移量；

S4、填入扩充数据；

将在步骤S3中计算得到的扩充点填入图像A中：对于图像A中的每一个点A(m,n)，其生成的三个扩充点A₁、A₂、A₃在二维直角坐标系下分别位于(m+1,n)、(m+2,n)、(m+3,n)这三个位置，因此将三个扩充点的五个通道的数据分别填入图像A中对应位置上的空白扩充数据中，以完成数据转换，转换后的16线雷达数据即可以用于64线雷达模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，所述数据预处理方式的具体过程如下：

S1.1、在三维直角坐标系下，点云数据中的每一点都可以用其(x,y,z)坐标得到相对于xy平面的夹角α、相对于x轴正方向的夹角β，以此得到了二维球面坐标系下的点云数据，每个点的坐标由(α,β)组成：

S1.2、对得到的二维球面坐标系下的点云数据，将其进行紧凑化，从而得到二维直角坐标系下的点云数据：令16线激光雷达每一根线束之间的夹角为Δα，16线激光雷达线束每一次旋转的夹角为Δβ，因此在二维直角坐标系中，点云数据中每个点的坐标(m,n)可以由(α,β)通过下式计算得到：

从而可以得到二维直角坐标系下的点云数据，即二维点云图像；

S1.3、对得到的二维点云图像进行采样：对于16线激光雷达数据来说，得到的二维点云图像的高度为16，即有16行数据，再在每一行上平均间隔采样512个像素，由此得到了预处理数据，即一个16×512的五通道二维图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，扩充点的具体生成过程为：

首先计算每个扩充点在三维直角坐标系下的坐标，令：

x_k＝x₀+bx_k；

y_k＝y₀+by_k；

z_k＝z₀+bz_k；

A₁为A(m,n)在xy平面的扩充点，因此bz₁＝0；A₂为A(m,n)在yz平面的扩充点，因此bx₂＝0；A₃为A(m,n)在xz平面的扩充点，因此by₃＝0；然后计算每个扩充点反射强度，因为扩充点A_k在三维空间中位于A(m,n)附近，因此认为A_k的反射率i_k与A(m,n)的反射率取值一致，即i_k＝i₀；接着计算每个扩充点到视角中心的距离，根据x_k、y_k、z_k直接计算即可，即：