[发明专利]基于激光雷达的点云实时采集压缩传输系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的点云实时采集压缩传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在发送端，通过激光雷达实时获取点云数据；

步骤S2：在发送端，实时对点云数据进行自适应并行编码与封装；

步骤S3：将封装完成的码流实时传输至接收端；

步骤S4：在接收端，对点云数据进行解封装与自适应并行解码；

步骤S5：对解码得到的重构点云进行本地处理；

步骤S2具体包括循环执行的以下步骤：

步骤S21：解析点云数据并标记帧号；

步骤S22：对点云数据进行多路并行编码；

步骤S23：编码完成后，封装当前帧码流；

步骤S24：与接收端建立连接，定时检测网络环境，自适应调整压缩质量参数；

步骤S4具体包括循环执行的以下步骤：

步骤S41：实时接收数据解封装，核对当前接收帧是否丢包，若核对失败则反馈重传；

步骤S42：将核对成功的码流存入缓冲区等待解码；

步骤S43：读取缓冲区的码流，根据自适应帧丢弃协议进行并行解码；

在步骤S2中，根据步骤S21解析得到的点云数据和步骤S24中自适应调整的压缩质量参数，步骤S22实时进行多路点云编码；设使用n路编码器并行编码，则第1路编码第n×i+1帧，第2路编码第n×i+2帧，……，第n路编码第n×i帧；其中，n为正整数，i为非负整数；

在步骤S23中，在编码完成后，测量当前帧码流长度并赋予帧号，对当前帧码流进行打包，实现封装；

在发送端与接收端建立连接后，通过步骤S3将压缩打包后的点云数据以报文形式发送至接收端，在接收端实时记录每两个报文之间的间隔T，设每个包大小为H，则接收端可以探测到的带宽值为H/T；统计一段时间内的每个报文探测到的带宽值求平均后，根据该带宽均值大小，获得当前时段内传输的网络环境，从而自适应调整下一个时段的压缩质量参数；

在步骤S43中，根据自适应帧丢弃协议进行解码，解码时按照帧号的顺序进行重构，在n路并行编码的情况下，使用n路解码器并行解码：解码器1索引第n×i+1帧，解码器2索引第n×i+2帧，……，解码器n索引第n×i帧，从缓冲区内读取对应的相邻帧码流解码；若缓冲区内暂未检索到相邻帧，则等待相邻帧抵达接收端再继续解码；如果出现正被等待的当前帧丢失了的情况，即等待解码的时间超出了缓冲区的时长阈值，则判定当前帧符合自适应帧丢弃协议，即选择丢弃无法成功传输的当前帧，跳过当前帧帧号直接进行下一帧的解码，并使用成功解码的上一帧替代当前接收帧；

每个步骤在代码中体现为独立的功能包，每个步骤通过各自的线程工作，检测不同的数据入口，以流水线的形式处理各自入口的数据，并在处理后输出至下一个步骤。

2.根据权利要求1所述的基于激光雷达的点云实时采集压缩传输方法，其特征在于：在步骤S1中，所述点云数据为：pointcloud2格式点云数据；在步骤S2中，通过PCL对点云数据进行解析，通过进制转换与反序列化得到与PCL编码器相对应的点云数据PCD文件格式，使用双路编码器并行编码，并采用基于点云库的帧间八叉树编码；在步骤S3中，根据根据步骤S2中与接收端建立的数据包套接字连接，采用用户数据报协议UDP进行实时传输；在步骤S4中，根据自适应帧丢弃协议进行并行解码：解码时按照帧号的顺序进行重构，即在奇偶帧并行编码的情况下，使用双路解码器并行解码，解码器1与解码器2分别索引奇数帧与偶数帧，从缓冲区内读取对应的相邻帧码流解码，若缓冲区内暂未检索到相邻帧，则等待相邻帧抵达接收端再继续解码，以保证解码时序的正确性；并采用基于点云库的帧间八叉树解码；在步骤S5中，将解码得到的重构点云渲染播放并保存本地：根据帧号的顺序，将解码得到的点云广播为pointcloud2格式点云数据，通过ROS平台三维可视化界面rviz实时播放，同时本地留存PCD文件格式点云数据，根据用户需求选择是否要进行其他处理。

3.一种基于激光雷达的点云实时采集压缩传输系统，其特征在于，基于权利要求1所述的基于激光雷达的点云实时采集压缩传输方法，包括：激光雷达、自适应编码与封装模块、实时传输模块、解封装与自适应解码模块和本地处理模块；

所述激光雷达用于实时获取点云数据；

所述自适应编码与封装模块用于实时对点云数据进行自适应并行编码与封装；

所述实时传输模块用于将封装完成的码流实时传输至解封装与自适应解码模块；

所述解封装与自适应解码模块用于对点云数据进行解封装与自适应并行解码；

所述本地处理模块对解码得到的重构点云进行本地处理。