[发明专利]一种基于多传感器的无人船过闸识别方法

权利要求书

1.一种基于多传感器的无人船过闸识别方法，包括以下步骤：

S1、基于激光雷达的无人船前方障碍物获取方法；

S2、基于视觉传感器的无人船前方障碍物获取方法；

S3、基于激光雷达与视觉传感器融合的无人船过闸环境感知方法。

2.根据权利要求1所述一种基于多传感器的无人船过闸识别方法，其特征在于，所述S1中基于激光雷达的无人船前方障碍物获取方法的具体检测方法为：

S1.1：激光雷达点云数据获取与检测目标船闸之间距离和夹角信息，将所得信息进行点云预处理：

首先将点云坐标转化为二维坐标，再进行滤波处理去除杂波对所采集点云产生的噪点，采用统计滤波和直通滤波两种滤波进行处理，通过统计滤波去除稀疏离群噪声点，由于检测船闸整体相对于无人船而言距离较远，由于测量会引入噪点，而通过直通滤波过滤掉不在指定维度方向上的点；

在数据处理时，首先需将激光雷达原始点云从球坐标形式(ρ,α,ω)转换为无人艇坐标系下的笛卡尔坐标(x,y,z)：

S1.2：由于目标船闸多采用低碳合金钢板，比起其余障碍物采集的激光点云数据更多，由反射强度值筛选和点云密度筛选两个步骤进行船闸和非目标障碍物筛选；

S1.3：经过步骤S1.1和S1.2后的点云数据量会大幅度减少，只剩下需要处理的有用的点云数据，以及一些用反射强度筛选值和点云密度值筛选不掉的数据；将处理后的数据通过RANSAC算法不停迭代进行平面提取，RANSAC算法是一种迭代方法，用于从一组包含异常值的观察数据中估计数学模型的参数，此时异常值不会对估计值产生影响。

3.根据权利要求2所述一种基于多传感器的无人船过闸识别方法，其特征在于，所述S1.2中反射强度值筛选具体方法为：

由于水面波浪会产生一定的激光回波，但其反射强度通常较低，经多数据分析，由于水面或水上遮挡物反射特殊的原因，强度值过低的数据均不是所需检测目标，强度值过低的点云数据反映的是水面点，将强度值的数据归一化使其范围为0-100，所以根据水面反射值特征，留下强度值为70-100的点云数据，作为进一步处理的数据。

4.根据权利要求2所述一种基于多传感器的无人船过闸识别方法，其特征在于，所述S1.2中点云密度筛选具体方法为：

由于激光雷达采集数据范围较大，存在很多无效区域，为了后续方便计算处理，通过直通滤波分别减去数据坐标X、Y的最小值和最大值进行坐标处理，使平面坐标的中心点位于点云数据上，坐标海拔高度Z方向不需要改变；首先根据点云数据将三维点云转化为以水面为基准的二维栅格地图表示，从而将点云数据表示成多块高度无约束的栅格区域，统计每个小方块表示的栅格区域内的点云数目，因为水面波浪反射的点云为离散点，而船闸反射率较高则获取的整体点云数量也较多，若每个小方块内的点云数据小于一定数值的，均不是所需检测目标。