[发明专利]一种单激光雷达散货货船舱口位置识别方法

权利要求书

1.一种单激光雷达散货货船舱口位置识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、在装船机上布置安装激光雷达，通过调整视角确保激光雷达采集到的点云数据中包括货船舱口，且采集到的点云数据以货船为主体；

步骤二、对采集的点云数据进行预处理，获得预处理后的点云数据；

步骤三、对预处理后的点云数据进行聚类分析，得到多组点云集合，其中，将包含点云数据最多的集合作为船体点云数据集合；

步骤四、设定点云反射率强度阈值I_th，对步骤三获得的船体点云数据集合中的点云数据进行筛选，将大于等于反射率强度阈值I_th的点云数据筛选出来；

步骤五：获取激光雷达采集点云数据的角范围，将步骤四中筛选出来的点云数据进行球面映射，转换为单通道图像；

步骤六：将步骤五得到的单通道图像进行形态学“闭”运算，形成连通域图；

步骤七：对步骤六生成的连通域图进行轮廓提取，得到若干个轮廓点集；并对得到的轮廓点集进行筛选，得到舱口的轮廓点集Contour_hatch；

步骤八、对步骤七得到的轮廓点集Contour_hatch求取最小面积包围盒，得到包围盒四个顶点P_minBox1、P_minBox2、P_minBox3、P_minBox4，四个顶点顺次首尾连接组成舱口轮廓的四条边；

步骤九、对于舱口的轮廓点集中的任意一点，分别求取该点到四条边的距离，若该点与某条边的距离小于该边对应的阈值，则该点属于该条边，遍历舱口的轮廓点集中的全部点后，分别提取出舱口轮廓的每条边的数据点集；

步骤十、对步骤九提取出的舱口轮廓的每条边的数据点集进行点云球面逆映射，得到四组三维点云集hatch_part1、hatch_part2、hatch_part3、hatch_part4；

步骤十一、分别对步骤十得到的每组三维点云集进行平面拟合，得到四个拟合平面，将得到的四个拟合平面作为舱口四壁平面；

步骤十二：分别计算舱口四壁相对平面的距离，得到舱口空间尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种单激光雷达散货货船舱口位置识别方法，其特征在于，所述步骤二中，对采集的点云数据进行预处理，预处理的方法为体素栅格法。

3.根据权利要求2所述的一种单激光雷达散货货船舱口位置识别方法，其特征在于，所述步骤三中，对预处理后的点云数据进行聚类分析，所采用的是欧式聚类法。

4.根据权利要求3所述的一种单激光雷达散货货船舱口位置识别方法，其特征在于，所述步骤五的具体过程为：

将筛选出来的点云数据在笛卡尔坐标系和球坐标系分别表示为p_i＝(x,y,z)和p_i＝(x,y,z)和的转换关系为：

确定激光雷达采集点云数据的角范围(Θ,Φ)，使得设定角分辨率为(ΔΘ,ΔΦ)，则生成的图像的分辨率为得出点云数据球面映射成二维图像的像素坐标的转换关系式：

其中，(row_i,col_i)为点云数据球面映射成二维图像的像素坐标，生成的二维图像为单通道图像。

5.根据权利要求4所述的一种单激光雷达散货货船舱口位置识别方法，其特征在于，所述步骤七的具体过程为：

使用Canny算子提取连通域图的轮廓，得到若干轮廓点集Contour_i，设定轮廓点集中的点数量大小范围(C_min,C_max)，轮廓包围面积大小范围(S_min,S_max)，将满足范围(C_min,C_max)和(S_min,S_max)的轮廓点集筛选出来作为舱口的轮廓点集Contour_hatch。