[发明专利]基于NURBS建模的路侧雷达的实时滤除背景的方法

说明书

本发明涉及基于NURBS建模的路侧雷达的实时滤除背景的方法，基于NURBS对道路空间进行几何建模，用几何模型将雷达监控的道路空间包围并封闭起来，位于几何模型内的点云为侦测对象保留，而几何模型外的点云则作为背景滤除。本发明采用NURBS优异的几何建模性能适应各种复杂的道路空间几何形体；本发明的应用可以使得道路空间以外的各种变化不形成干扰；通过查表法，计算负荷低，计算耗时短，可以实时滤除背景。

技术领域

本发明涉及交通图像处理与交通信息技术领域，尤其涉及一种基于NURBS建模的路侧雷达的实时滤除背景的方法。

背景技术

三维激光雷达能够全天候感知空间三维信息，而且不受光照条件的影响，安装于路侧对道路交通进行监控，能够大大弥补视频检测技术的不足。随着激光雷达分辨率的提高，对道路情况的三维空间信息感知越来越细腻，应用价值越来越凸显。除了可以对机动车进行实时跟踪与监管，对于非机动车、行人与抛洒物的管理也成为重要的应用领域。

三维激光雷达分辨率提高的同时，感知出来的三维点云数据量也大幅增加。从而对后续的点云数据分析与处理造成了一定的困难。为了能够有效地降低处理器负荷，减少资源浪费，背景的快速滤除是关键性的步骤。背景的滤除好坏将直接影响到后续的点云分割与目标跟踪等处理。背景滤除的快慢也将直接影响到后续交通道路事件检测的实时性。

激光雷达所感知的空间信息中，除了被侦测对象(包括机动车、非机动车、行人和抛洒物等)之外，其它部分作为背景信息需要滤除。背景包括如下几种：(1)交通道路以外的空间物体；(2)交通道路内的路面；(3)交通道路内绿化带、路侧的路灯、指示牌和龙门架等。背景有静态和动态之分，静态背景指固定不动的背景，而动态背景则是会发生位移。例如：路面、路灯、指示牌和龙门架等固定不动，但绿化带的树叶则会随风飘动。

通常背景滤除算法中假设背景固定不动，通过将实时感知出来的点云帧与背景数据进行对比，去掉背景数据。但移动的背景由于位置不固定会对背景滤除带来困难。现有文献大多针对静态背景提出了滤除的方法，而对于会移动的背景物体的滤除问题，很少涉及。Wu等(Transportation Research Record,2018,Vol.2672(45)106–114)假设移动背景仅仅做小范围来回振动，通过对多帧点云数据进行叠加，然后统计点云密度，将背景位置标记出来，用来对实时数据进行过滤。但是这种方法对于做较大移动的背景物体失效。例如：狂风时的树叶、树枝、天空中的飞鸟和无人飞机等。此外，道路范围外的背景任何大变动都会引起现有方法的失效。解决移动背景滤除的难度在于很难将其与被侦测对象区分开来。

解决移动背景的滤除问题的意义在于：对于基于路侧三维激光雷达感知的道路交通监管系统能够适应恶劣天气和道路范围外的各种空间变化。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设基于NURBS建模的路侧雷达的实时滤除背景的方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于NURBS建模的路侧雷达的实时滤除背景的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

作为本发明的目的之一，基于NURBS建模的路侧雷达的实时滤除背景的方法，基于NURBS对道路空间进行几何建模，用几何模型将雷达监控的道路空间包围并封闭起来，位于几何模型内的点云为侦测对象保留，而几何模型外的点云则作为背景滤除，具体包括以下步骤：

步骤一，三维激光雷达扫描监控区域，记录多帧数据；