[发明专利]一种车辆三维轮廓扫描构建方法

说明书

本发明公开了一种车辆三维轮廓扫描构建方法，采用一部顶装在车道上的激光雷达对沿车道行驶的车辆进行多次单面扫描，包括如下步骤：当车辆通过扫描平面时候，驱动激光雷达对该车辆进行多个截面的测量；每个截面测量时，获取激光雷达的对应帧的距离数据，利用该距离数据获取以激光雷达为固连坐标系的该截面的车辆轮廓点的二维坐标信息；基于车辆轮廓点的二维坐标信息获取车辆的运动速度V；根据每个截面的车辆轮廓点的二维坐标信息和车辆的运动速度，获得以车辆为固连坐标系的每个截面车辆轮廓点的三维坐标信息。本发明提供了仅使用一台顶装激光雷达设备获得精细的车辆三维轮廓的解决方案。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种车辆三维轮廓测量的方法和装置。

背景技术

激光雷达是一种用激光器作为发射光源，采用光电探测技术手段的主动遥感设备。随着智能交通领域的飞速发展，激光雷达设备因为具备很强的抗干扰性、更好的测量精度、更长的使用寿命和稳定性，已被广泛认可，有着越来越多的应用。如在公路交通上，通过激光雷达扫描通过的车辆，测量三维轮廓等各类车辆属性参数等。

本说明书中所提及的激光雷达均表示单扫描面的雷达设备。同时，把车辆前进方向定为纵向,在车辆运动平面内垂直于纵向的方向称为横向,垂直于运动平面的方向称为垂向。

现有对车辆三维轮廓测量的激光雷达大致分为以下两种安装方式：

第一种方式是使用两台激光雷达，分别通过顶装和侧装方式，扫描车辆顶部和侧身。如图1所示，顶装激光雷达扫描车身横向，侧装激光雷达扫描车辆垂向，结合车辆的纵向的运动，实现了车身三维轮廓的重构。该方法能够获取车辆三维轮廓，但无法精确获得车速。在没有车速的情况下，无法判断每次扫描的纵向间隔距离。同时，由于垂直于车身的横向扫描，在速度较高时，容易丢失车辆在横向的一些特征，例如图1中(B)(C)中车头和车身部分的间隙，就可能被漏扫丢失。

另一种采用采用两台顶装的激光雷达，如图2所示。例如，中国专利申请CN104361752A公开了一种自由流收费的激光扫描车型识别方法，其中一台激光雷达扫描平面平行于车道方向，进行车辆纵向扫描；另一台激光雷达的扫描平面与车道方向成一定夹角，进行与纵向呈一定夹角的斜向的扫描。由于该方法通过纵向扫描，可测得较为精确的车辆纵向位移信息。

综合而言，上述车辆轮廓扫描的实现方法，为了获得精细的车辆三维轮廓，均使用了多台激光雷达设备，这带来了安装施工方面的复杂度以及设备采购、维护成本的上升。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种车辆三维轮廓扫描构建方法，仅使用一台顶装激光雷达设备，即可获得精细的车辆三维轮廓，为车辆检测提供有效数据。

本发明的技术方案如下：

一种车辆三维轮廓扫描构建方法，其特征在于，采用一部顶装在车道上的激光雷达对沿车道行驶的车辆进行多次单面扫描，其扫描平面大致垂直于地面，所述方法包括如下步骤：

步骤A，当车辆通过扫描平面时候，驱动激光雷达对该车辆进行多个截面的测量；

步骤B，每个截面测量时，获取激光雷达的对应帧的图像数据，利用该图像数据获取以激光雷达为固连坐标系的该截面的车辆轮廓点的二维坐标信息；

步骤C，基于车辆轮廓点的二维坐标信息获取车辆的运动速度V；

步骤D，根据每个截面的车辆轮廓点的二维坐标信息和车辆的运动速度，获得以车辆为固连坐标系的每个截面车辆轮廓点的三维坐标信息，

其中，所述基于车辆轮廓点的二维坐标信息获取车辆的运动速度方法为：|V|＝|L|sin(α)/ΔT，其中L为两个相邻扫描帧在车身上扫描长度的差值，ΔT为两个扫描帧的时间差，所述两个扫描帧为同对车头或同对车尾进行斜向扫描的扫描帧，同时近似认为车辆匀速通过激光雷达扫描平面，