基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)檢測(cè)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，城市化步伐的不斷加速，人們的工作、生活秩序顯得越 來(lái)越紊亂，實(shí)時(shí)的行人、車(chē)輛檢測(cè)有著重要的意義。如：可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)等候電梯的人數(shù)來(lái)優(yōu) 化調(diào)度電梯，以此提高電梯的利用率，減少用戶(hù)的等待時(shí)間?？梢酝ㄟ^(guò)檢測(cè)十字路口、丁字 路口不同時(shí)間段的車(chē)流量大小，從而合理安排交通警察的工作時(shí)間和工作額度?？傊瑢?shí)時(shí) 并能快速定位移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用非常廣泛，因此，本發(fā)明的研 究就顯得意義重大。
[0003] 根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源的不同，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)主要分為基于圖像的方法和基于雷達(dá)數(shù)據(jù)的 方法?，F(xiàn)有的基于序列圖像的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法主要有光流法、圖像幀間差分法和背景差 分法，然而基于序列圖像的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)存在的突出問(wèn)題就是圖像處理的數(shù)據(jù)量大，算法 的實(shí)時(shí)性差，而且難以獲得運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的深度信息。
[0004] 為了改善上述問(wèn)題，近年來(lái)，激光雷達(dá)因具有數(shù)據(jù)量小、測(cè)距精度高、實(shí)時(shí)性能好 等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。其中，具有代表性的研究有Biswas等 人提出的動(dòng)態(tài)占據(jù)概格圖算法（Biswas R, Limketkai B, Sanner S，et al. Towards Object Mapping in Non-Stationary Environments with Mobile Robots[C]//Proceedings of the 2002IEEE International Conference on Intelligent Robots and System s.Laus anne, Switzerland, 2002:1014-1019.)，該算法能夠?qū)W習(xí)運(yùn)動(dòng)物體的形狀特征，將其作為物 體的運(yùn)動(dòng)模型。
[0005] 發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，上述算法仍然存在很多問(wèn)題，當(dāng)物體形狀會(huì)發(fā)生變化或快速 運(yùn)動(dòng)時(shí)，該算法仍然無(wú)法有效檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法及裝置， 無(wú)需對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行建模，對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的形狀變化也不作限定，可以同時(shí)得到多幀原始數(shù) 據(jù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置信息，即不同時(shí)刻運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)信息，以改善現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)物體形 狀會(huì)發(fā)生變化或快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，無(wú)法檢測(cè)的問(wèn)題。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法，包括：
[0009] 獲取由激光雷達(dá)連續(xù)掃描多次得到的檢測(cè)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的前景數(shù)據(jù)以及背景 數(shù)據(jù)所構(gòu)成的原始矩陣；
[0010] 利用魯棒主分量分析法對(duì)所述原始矩陣進(jìn)行分解，獲得與所述原始矩陣對(duì)應(yīng)的第 一稀疏矩陣；
[0011] 對(duì)所述第一稀疏矩陣進(jìn)行稀疏化處理，獲得第二稀疏矩陣；
[0012] 對(duì)所述第二稀疏矩陣進(jìn)行自適應(yīng)窗口濾波，獲得所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于所述激光雷 達(dá)的距離信息。
[0013] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所 述對(duì)所述第二稀疏矩陣進(jìn)行自適應(yīng)窗口濾波包括，將所述第二稀疏矩陣的非零數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為 原始矩陣中對(duì)應(yīng)位置的值，獲得第三稀疏矩陣；獲得第三稀疏矩陣的每列數(shù)據(jù)的每個(gè)非零 數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值；以第三稀疏矩陣每列數(shù)據(jù)的每個(gè)非零數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，分別建立數(shù) 據(jù)分析窗口，所述數(shù)據(jù)分析窗口中包括作為起點(diǎn)的起點(diǎn)數(shù)據(jù)，以及與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)的 多個(gè)數(shù)據(jù)，所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)與所述多個(gè)數(shù)據(jù)的總個(gè)數(shù)等于與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾 值；若所述數(shù)據(jù)分析窗口內(nèi)的非零數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)小于與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值， 將所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)置為零；剩余的非零數(shù)據(jù)為所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于所述激光雷達(dá)的距離信 息。
[0014] 結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種 可能的實(shí)施方式，其中，所述建立數(shù)據(jù)分析窗口包括，若所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)與所述多個(gè)數(shù)據(jù)的總 個(gè)數(shù)小于與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值，則直接將所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)置為零。
[0015] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種 可能的實(shí)施方式，其中，所述每個(gè)非零數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值T表示為：
[0017] 其中，Width表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的寬度，Clhl表示位于第j行第i列的該非零數(shù)據(jù)，Δφ 為相鄰掃描線間的夾角。
[0018] 結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種 可能的實(shí)施方式，其中，對(duì)所述第二稀疏矩陣進(jìn)行自適應(yīng)窗口濾波，獲得所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì) 于所述激光雷達(dá)的角度信息Θ，所述角度信息為Θ所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與所述激光雷達(dá)之間的 連線與所述激光雷達(dá)的掃描起始線間的夾角，表示為
[0019] 結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種 可能的實(shí)施方式，其中，所述對(duì)所述第一稀疏矩陣進(jìn)行稀疏化處理，包括將所述第一稀疏矩 陣中絕對(duì)值小于第一閾值的元素設(shè)為零。
[0020] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)裝置，包括，掃 描單元，用于掃描檢測(cè)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的前景數(shù)據(jù)以及背景數(shù)據(jù)構(gòu)造成原 始矩陣；分解單元，利用魯棒主分量分析法對(duì)所述原始矩陣進(jìn)行分解，獲得與所述原始矩陣 對(duì)應(yīng)的第一稀疏矩陣；矩陣處理單元，用于對(duì)所述稀疏矩陣進(jìn)行稀疏化處理，獲得第二稀疏 矩陣；濾波單元，用于對(duì)所述第二稀疏矩陣進(jìn)行自適應(yīng)窗口濾波，獲得所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的距離 信息。
[0021] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所 述濾波單元包括，轉(zhuǎn)換子單元，用于將所述第二稀疏矩陣的非零數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為原始矩陣中對(duì) 應(yīng)位置的值，獲得第三稀疏矩陣；窗口寬度閾值獲取子單元，用于獲得第三稀疏矩陣的每 列數(shù)據(jù)的每個(gè)非零數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值；數(shù)據(jù)分析窗口建立子單元，用于以第三稀疏 矩陣每列數(shù)據(jù)的每個(gè)非零數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，分別建立數(shù)據(jù)分析窗口，所述數(shù)據(jù)分析窗口中包括 作為起點(diǎn)的起點(diǎn)數(shù)據(jù)，以及與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)連續(xù)的多個(gè)數(shù)據(jù)，所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)與所述多個(gè)數(shù) 據(jù)的總個(gè)數(shù)等于與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值；判斷子單元，若所述數(shù)據(jù)分析窗口 內(nèi)的非零數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)小于與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值，用于將所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)置為 零；
[0022] 若所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)與所述多個(gè)數(shù)據(jù)的總個(gè)數(shù)小于與所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度 閾值，則直接將所述起點(diǎn)數(shù)據(jù)置為零；
[0023] 剩余的非零數(shù)據(jù)為所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于所述激光雷達(dá)的距離信息。
[0024] 結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種 可能的實(shí)施方式，其中，每個(gè)非零數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的窗口寬度閾值T表示為：
[0026] 其中，Width表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的寬度，Clj, i表示位于所述原始矩陣的第j行第i列的 該非零數(shù)據(jù)，為相鄰掃描線間的夾角。
[0027] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第三種 可能的實(shí)施方式，其中，所述濾波單元用于：
[0028] 獲得所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)相對(duì)于所述激光雷達(dá)的角度信息Θ，所述角度信息Θ為所述 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與所述激光雷達(dá)之間的連線與掃描起始線間的夾角，表示為
[0029] 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法及裝置，摒棄了現(xiàn)有技術(shù) 中需要物體的運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行建模的特性，利用激光雷達(dá)獲取檢測(cè)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的前景數(shù) 據(jù)以及背景數(shù)據(jù)所構(gòu)成的原始矩陣；利用魯棒主分量分析法對(duì)原始矩陣進(jìn)行分解，再將獲 得的相對(duì)應(yīng)的稀疏矩陣進(jìn)行稀疏化處理獲得第二稀疏矩陣，將第二稀疏矩陣的非零數(shù)據(jù)對(duì) 應(yīng)置換為原始矩陣中相應(yīng)的值，獲得第三稀疏矩陣，以第三稀疏矩陣中的每個(gè)非零數(shù)據(jù)為 起點(diǎn)進(jìn)行窗口濾波，濾除噪聲數(shù)據(jù)，剩余的非零數(shù)據(jù)即為檢測(cè)范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的距離數(shù)據(jù)， 同時(shí)可根據(jù)非零數(shù)據(jù)在矩陣內(nèi)的位置推測(cè)相應(yīng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相應(yīng)角度信息。經(jīng)驗(yàn)證，該方法 可適用于形狀可變、快速運(yùn)動(dòng)中的物體。
[0030] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種基于激光雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法的流