激光感知-地面分割-patchwork论文

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需积分: 0 2 下载量 91 浏览量 更新于2023-12-08 1 收藏 5.52MB PDF 举报
《激光感知:基于同心圆区的区域化地面分割——Patchwork方法》 在现代移动平台,如无人地面车辆(UGVs)、无人机(UAVs)和自动驾驶汽车中,对周围环境的感知需求日益增长。为了实现这一目标,众多研究者已经采用各种三维感知方法。其中,三维激光雷达(LiDAR)传感器因其厘米级的精度、全方位的感知能力以及与立体相机相比更远的测量距离而被广泛使用。然而,地面分割是这些平台进行导航或邻近物体识别的关键,而现有的地面分割算法在处理不平整地面时面临挑战,例如陡峭的坡度、凹凸不平的道路以及路缘石、花坛等障碍物。 针对这些问题,本文提出了一种名为Patchwork的新颖地面分割方法,它对下分割问题有较强的鲁棒性,并且运行频率超过40Hz。Patchwork方法的核心在于将点云编码为基于同心圆区模型的表示,以在各个区间内分配适当密度的云点,同时保持较低的计算复杂度。随后进行区域化地面平面拟合,以估计每个区间的局部地面。引入地面概率估计,显著减少误检。通过在SemanticKITTI和粗糙地形数据集上的实验验证,提出的Patchwork方法相比于最先进的方法展现出颇具潜力的性能,而且在速度上优于现有的平面拟合方法。 具体来说,文章首先介绍了一种将点云编码到同心圆区模型的方法。这种方法将空间划分为多个同心圆环,每个环代表一个特定的距离范围。通过这种方式,可以更好地捕捉地面的不规则形状,同时降低了计算资源的需求。接着,区域化地面平面拟合阶段,每个圆环内的点被用来独立估计局部地面平面,这样能够处理复杂的地形情况,如坡地和小凸起。这种方法比全局平面拟合更能精确地捕捉地面的变化。 然后,地面概率估计是解决误检问题的关键。通过对每个点的地面概率进行估计,可以更准确地区分地面点和其他非地面点,从而减少错误分类。这一步骤结合了之前步骤的成果,提高了分割结果的准确性。 实验部分,文章对比了Patchwork方法在SemanticKITTI和粗糙地形数据集上的表现,证明了其在处理复杂环境下的优越性能。此外,代码的开源性(可在https://github.com/LimHyungTae/patchwork获取)使得其他研究者和开发者能够进一步测试和改进这个方法。 Patchwork方法通过创新的点云处理策略和地面分割技术,提升了移动平台在不平整地面上的导航和物体识别能力。这种方法不仅在性能上有所突破,而且在实时性方面也具有优势,为未来智能系统的地面感知提供了一条新的研究路径。
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