一种基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法

技术领域

本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。

背景技术

静态地图是以图片或其它图形方式呈现地理信息的地图，可以将复杂的地理信息转化为直观、易于理解的方式呈现给人们，帮助人们更好的理解和利用地理信息；可以被用于制作标示方向、位置和距离的纸质地图或电子地图，帮助人们更加便捷的进行导航；可以用于地理分析，例如城市规划、气象预报、环境监测，通过地图上的标注和信息，帮助专业人员分析和研究相关数据，提高工作效率和素质。因此，静态地图是一种有效的地理信息展示和传达方式，具有广泛的应用范围和重要意义。

传统的SLAM方法受到动态对象影响，生成的地图产生鬼影，使得地图难以后期使用。人们提出了使用顺序输入或预设体素盒检测和移除重复对象的方法来解决激光雷达点云图中动态点移除的问题。但是，提取和减去移动物体可能会导致3D点云出现漏洞，从而在执行特征匹配时导致不匹配，导致地图准确度较低。

因此，亟需一种具有较高准确度的基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。

发明内容

本公开提供了一种基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。

根据本公开的第一方面，提供了一种基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。该方法包括：

对激光雷达扫描到的点云帧数据进行划分，得到地面点云帧数据、非地面点云帧数据，并对所述地面点云帧数据进行转换，得到地图坐标框架；

将所述地图坐标框架集合到地图坐标系中，得到地图地面点云，并将所述地图地面点云投影到网格平面上，得到网格单元集；

根据所述网格单元集，计算得到所述网格单元集中各网格单元对应的标准差、方差，并根据所述标准差、预设标准差，得到对应的网格单元的可靠性；

对不可靠的网格单元进行方差滤波，得到第一道路地图，并根据所述第一道路地图，计算得到各所述网格单元对应的斜率；

根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，并对各所述道路网格单元进行方差滤波，得到第二道路地图；

根据所述第二道路地图，划分得到噪声道路地图、地形道路地图、障碍道路地图，并将所述障碍道路地图中各点的笛卡尔坐标进行转换，得到对应的极坐标；

根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，所述状态包括静态、动态；

根据所述噪声道路地图、地形道路地图、所述障碍道路地图中各点的状态，得到静态地图。

进一步地，所述根据所述标准差、预设标准差，得到各所述网格单元对应的可靠性，包括：

若标准差小于预设标准差，则对应的网格单元的可靠性为可靠；

若标准差大于等于预设标准差，则对应的网格单元的可靠性为不可靠。

进一步地，所述根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，包括：

若所述斜率大于预设斜率，则对应的网格单元为道路网格单元。

进一步地，所述根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，包括：

若所述极坐标位于预设坐标范围内，则对应点的状态为静态；

若所述极坐标位于预设坐标范围外，则对应点的状态为动态。

进一步地，还包括：

获取所述对应点在不同点云帧数据中的状态为静态的第一次数；

获取所述对应点在不同点云帧数据中的状态为动态的第二次数；

若所述第一次数大于所述第二次数，则所述对应点的最终状态为静态；

若所述第一次数小于等于所述第二次数，则所述对应点的最终状态为动态。

进一步地，所述对所述点云帧数据进行划分通过采用Canny边缘分割算法来进行划分。

进一步地，所述对不可靠的网格单元进行方差滤波通过采用贝叶斯广义核推理算法来进行滤波。

根据本公开的第二方面，提供了一种基于道路分割的激光雷达静态地图生成装置。该装置包括：

第一转换模块，用于对激光雷达扫描到的点云帧数据进行划分，得到地面点云帧数据、非地面点云帧数据，并对所述地面点云帧数据进行转换，得到地图坐标框架；

投影模块，用于将所述地图坐标框架集合到地图坐标系中，得到地图地面点云，并将所述地图地面点云投影到网格平面上，得到网格单元集；

第一计算模块，用于根据所述网格单元集，计算得到所述网格单元集中各网格单元对应的标准差、方差，并根据所述标准差、预设标准差，得到对应的网格单元的可靠性；

第二计算模块，用于对不可靠的网格单元进行方差滤波，得到第一道路地图，并根据所述第一道路地图，计算得到各所述网格单元对应的斜率；

第一确定模块，用于根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，并对各所述道路网格单元进行方差滤波，得到第二道路地图；

第二转换模块，用于根据所述第二道路地图，划分得到噪声道路地图、地形道路地图、障碍道路地图，并将所述障碍道路地图中各点的笛卡尔坐标进行转换，得到对应的极坐标；

第二确定模块，用于根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，所述状态包括静态、动态；

生成模块，用于根据所述噪声道路地图、地形道路地图、所述障碍道路地图中各点的状态，生成静态地图。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。

根据本公开的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。

本公开通过对激光雷达扫描到的点云帧数据进行划分，得到地面点云帧数据、非地面点云帧数据，并对所述地面点云帧数据进行转换，得到地图坐标框架；将所述地图坐标框架集合到地图坐标系中，得到地图地面点云，并将所述地图地面点云投影到网格平面上，得到网格单元集；根据所述网格单元集，计算得到所述网格单元集中各网格单元对应的标准差、方差，并根据所述标准差、预设标准差，得到对应的网格单元的可靠性；对不可靠的网格单元进行方差滤波，得到第一道路地图，并根据所述第一道路地图，计算得到各所述网格单元对应的斜率；根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，并对各所述道路网格单元进行方差滤波，得到第二道路地图；根据所述第二道路地图，划分得到噪声道路地图、地形道路地图、障碍道路地图，并将所述障碍道路地图中各点的笛卡尔坐标进行转换，得到对应的极坐标；根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，所述状态包括静态、动态；根据所述噪声道路地图、地形道路地图、所述障碍道路地图中各点的状态，得到静态地图，实现在动态环境下消除动态物体，从而得到静态地图，提高静态地图的准确度。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开实施例的基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法的流程图；

图2示出了根据本公开实施例的基于道路分割的激光雷达静态地图生成装置的框图；

图3示出了能够实施本公开实施例的示例性电子设备的方框图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1示出了根据本公开实施例的基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法的流程图，该方法包括：

S101，对激光雷达扫描到的点云帧数据进行划分，得到地面点云帧数据、非地面点云帧数据，并对所述地面点云帧数据进行转换，得到地图坐标框架。

在一些实施例中，所述对所述点云帧数据进行划分可以通过采用Canny边缘分割算法来进行划分。

在一些实施例中，设L

S102，将所述地图坐标框架集合到地图坐标系中，得到地图地面点云，并将所述地图地面点云投影到网格平面上，得到网格单元集。

在一些实施例中，所述地图地面点云的表达式可以为

S103，根据所述网格单元集，计算得到所述网格单元集中各网格单元对应的标准差、方差，并根据所述标准差、预设标准差，得到对应的网格单元的可靠性。

在一些实施例中，基于投影在各所述网格单元上的点来对各所述网格单元对应的标准差、方差进行计算。

在一些实施例中，所述根据所述标准差、预设标准差，得到对应的网格单元的可靠性，包括：若标准差小于预设标准差，则对应的网格单元的可靠性为可靠；若标准差大于等于预设标准差，则对应的网格单元的可靠性为不可靠。根据本公开的实施例，通过对标准差和预设标准差之间关系的判定，实现对网格单元的可靠性的确定，提高静态地图生成的准确度。

S104，对不可靠的网格单元进行方差滤波，得到第一道路地图，并根据所述第一道路地图，计算得到各所述网格单元对应的斜率。

在一些实施例中，所述对不可靠的网格单元进行方差滤波通过采用贝叶斯广义核推理算法来进行滤波。

在一些实施例中，在通过采用贝叶斯广义核推理算法来进行滤波时，采用双边滤波的方法来防止采用贝叶斯广义核推理算法的过度平滑，提高采用贝叶斯广义核推理算法进行处理后的结果的准确度，进而提高静态地图的准确度。

S105，根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，并对各所述道路网格单元进行方差滤波，得到第二道路地图。

在一些实施例中，设(u,v)为投影在所述网格平面上的网格单元，该网格单元可以表示为一个三维点p＝[0；0；E(u,v)]，E(u,v)为根据所述贝叶斯广义核推理算法推理出来的海拔值，则该网格单元在所述网格平面上的左、右、前、后相邻的网格单元分别可以表示为p

在一些实施例中，所述根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，包括：若所述斜率大于预设斜率，则对应的网格单元为道路网格单元。例如，所述方法将车辆轨迹投影到所述网格平面上，并获取对应的车辆轨迹网格单元，定义所述车辆轨迹网格单元为道路的种子节点，从所述种子节点出发，进行区域生长算子，若网格单元的斜率大于预设斜率，则区域停止生长，且判定停止生长之后的区域为道路网格单元。根据本公开的实施例，通过对网格单元的斜率和预设斜率之间关系的判定，实现对车辆的可穿越区域的确定，提高车辆可穿越区域的准确度，进而提高静态地图的准确度。

在一些实施例中，通过使用贝叶斯广义核推理算法对各所述道路网格单元进行方差滤波，得到第二道路地图。

S106，根据所述第二道路地图，划分得到噪声道路地图、地形道路地图、障碍道路地图，并将所述障碍道路地图中各点的笛卡尔坐标进行转换，得到对应的极坐标。

S107，根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，所述状态包括静态、动态。

在一些实施例中，所述根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，包括：若所述极坐标位于预设坐标范围内，则对应点的状态为静态；若所述极坐标位于预设坐标范围外，则对应点的状态为动态。

在一些实施例中，还包括：获取所述对应点在不同点云帧数据中的状态为静态的第一次数；获取所述对应点在不同点云帧数据中的状态为动态的第二次数；若所述第一次数大于所述第二次数，则所述对应点的最终状态为静态；若所述第一次数小于等于所述第二次数，则所述对应点的最终状态为动态。

S108，根据所述噪声道路地图、地形道路地图、所述障碍道路地图中各点的状态，得到静态地图。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。

以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本公开所述方案进行进一步说明。

图2示出了根据本公开实施例的基于道路分割的激光雷达静态地图生成装置的方框图，该装置包括：

第一转换模块201，用于对激光雷达扫描到的点云帧数据进行划分，得到地面点云帧数据、非地面点云帧数据，并对所述地面点云帧数据进行转换，得到地图坐标框架；

投影模块202，用于将所述地图坐标框架集合到地图坐标系中，得到地图地面点云，并将所述地图地面点云投影到网格平面上，得到网格单元集；

第一计算模块203，用于根据所述网格单元集，计算得到所述网格单元集中各网格单元对应的标准差、方差，并根据所述标准差、预设标准差，得到对应的网格单元的可靠性；

第二计算模块204，用于对不可靠的网格单元进行方差滤波，得到第一道路地图，并根据所述第一道路地图，计算得到各所述网格单元对应的斜率；

第一确定模块205，用于根据所述斜率、预设斜率，得到各道路网格单元，并对各所述道路网格单元进行方差滤波，得到第二道路地图；

第二转换模块206，用于根据所述第二道路地图，划分得到噪声道路地图、地形道路地图、障碍道路地图，并将所述障碍道路地图中各点的笛卡尔坐标进行转换，得到对应的极坐标；

第二确定模块207，用于根据所述极坐标、预设坐标范围，得到对应点的状态，所述状态包括静态、动态；

生成模块208，用于根据所述噪声道路地图、地形道路地图、所述障碍道路地图中各点的状态，生成静态地图。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的获取、存储和应用等，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。

图3示出了可以用来实施本公开实施例的电子设备300的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或要求的本公开的实现。

电子设备300包括计算单元301，其可以根据存储在ROM302中的计算机程序或者从存储单元308加载到RAM303中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM303中，还可存储电子设备300操作所需的各种程序和数据。计算单元301、ROM302以及RAM303通过总线304彼此相连。I/O接口305也连接至总线304。

电子设备300中的多个部件连接至I/O接口305，包括：输入单元306，例如键盘、鼠标等；输出单元307，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元308，例如磁盘、光盘等；以及通信单元309，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元309允许电子设备300通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元301可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元301的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元301执行上文所描述的各个方法和处理，例如基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。例如，在一些实施例中，基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元308。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM302和/或通信单元309而被载入和/或安装到电子设备300上。当计算机程序加载到RAM303并由计算单元301执行时，可以执行上文描述的基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元301可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行基于道路分割的激光雷达静态地图生成方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。可读存储介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上述的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。