[发明专利]一种适用于低信噪比图像的障碍快速识别方法及系统

说明书

一种适用于低信噪比图像的障碍快速识别方法及系统，步骤包括：基于立体图像对的三维地形数据生成、三维地形数据滤波和基于地形统计信息的障碍识别。本发明针对低信噪比图像的特点，通过采用三维点云地形网格化与数据滤波相结合的方法，在有效完成噪点抑制和滤除的同时，大大减少了算法的数据存储量和计算量，大幅缩短了障碍识别的耗时。本发明简单完备、计算效率高，易于工程实现，适用于光照条件差、地表反照率高等复杂环境中的巡视探测器自主避障规划任务。

技术领域

本发明涉及一种基于低信噪比图像的障碍快速识别方法及系统，适用于光照条件差、地表反照率高等复杂环境中的巡视探测器自主避障规划任务。

背景技术

巡视探测器的自主避障规划主要包括环境感知、地形模型构建和避障路径规划等内容，其中基于立体图像的环境感知容易受光照条件、地表反照率等环境因素的影响，在光照条件差、地表反照率高等复杂环境中，立体图像的质量往往较差，信噪比较低，由此匹配得到的稠密三维点云地形数据中存在大量的噪声点。而稠密三维点云地形数据的数据量一般较为庞大，为了保证后续地形建模的精度，需要进行大量的数据分析和滤波处理。

以往的基于三维点云数据进行滤波处理的算法，由于三维点云数据在空间上并非均匀分布，需要对大量点云数据进行多次重复遍历，导致处理的用时较长，影响巡视探测器自主避障规划的效率。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提出了一种适用于低信噪比图像的障碍快速识别方法，该方法简单完备、数据存储要求低、计算效率高，易于工程实现。

本发明采用的技术方案为：

一种适用于低信噪比图像的障碍快速识别方法，实现步骤如下：

(1)基于立体图像对生成三维地形数据；

具体为：

(1.1)首先构建一张空白的均匀网格地形图，并将地形图中的所有单元格标记为“未知单元”；均匀网格地形图的大小至少覆盖图像所能恢复地形的范围。

(1.2)根据双目立体视觉成像原理，利用图像匹配算法得到视差数据，计算图像中所有相对应像素点的三维坐标(x_i,y_i,z_i),i＝0,1,2,...,n，得到三维点云数据，其中n为三维点云中数据点的个数；所述图像匹配算法为稠密特征匹配。

匹配得到的三维坐标(x_i,y_i,z_i),i＝0,1,2,...,n描述在水平坐标系下，该坐标系定义为：原点位于巡视探测器质心，X_R轴为巡视探测器前进方向在水平面上的投影，Y_R轴在水平面上与X_R轴垂直，指向巡视探测器的右侧，Z_R轴与X_R轴、Y_R轴满足右手定则。

(1.3)在计算三维点云数据的同时，用计算出的三维点的(x_i,y_i)坐标对网格地形图的相应单元格进行填充，每个单元格仅存储三维点z_i坐标的均值；

(1.4)当所有三维点云数据计算完成后，整个网格地形图的数据生成也相应完成。

(2)对所述三维地形数据进行滤波，并在滤波的同时计算地形统计信息；具体为：

对生成的均匀网格地形图，选取预设大小的滑动窗口，对均匀网格数据进行平滑滤波，从而完成三维地形数据的滤波；所述平滑滤波采用中值滤波算法。

地形统计信息包括：数据点个数N、其中，(x_ci,y_ci)为单元格中心点坐标，z_ci为每个单元格存储的z_i坐标的均值。