[发明专利]一种基于激光雷达点云数据的目标识别系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达点云数据的目标识别系统，其特征在于：该目标识别系统包括激光雷达传感器、中央处理器；

其中，激光雷达传感器通过USB连接线与中央处理器相连接；

所述的激光雷达传感器通过旋转进行3D点云数据360°采集并将采集到的3D点云数据作为原始点云数据传至中央处理器；

中央处理器根据接收到的原始点云数据对待识别目标物体进行类别识别和边界框识别；

所述的中央处理器根据接收到的原始点云数据对待识别目标物体进行类别识别和边界框识别的系统包括点云体素化模块、MLP模块、逐点特征提取模块、特征融合模块、稀疏3D卷积模块、候选区域提取模块和非极大值抑制模块；

点云体素化模块用于接收来自激光雷达传感器的原始点云数据，点云体素化模块将接收到的原始点云数据转化为稀疏体素数据，转换后的稀疏体素数据采用稀疏表示法表示，采用稀疏表示法进行表示时记录空间中非空体素内的点云信息及非空体素的坐标，点云体素化模块将记录的非空体素内的点云信息以体素内数据的形式输出给MLP模块和逐点特征提取模块，点云体素化模块将记录的非空体素的坐标以体素坐标的形式输出给MLP模块、逐点特征提取模块和稀疏3D卷积模块；

MLP模块用于接收点云体素化模块输出的体素内数据和体素坐标，并根据接收到的体素内数据和体素坐标进行体素整体特征提取，得到池化64维体素特征，并将得到的池化64维体素特征输出给特征融合模块；

所述的逐点特征提取模块用于接收点云体素化模块输出的体素内数据和体素坐标，并根据接收到的体素内数据和体素坐标进行体素逐点特征提取，得到逐点64维体素特征，并将得到的逐点64维体素特征输出给特征融合模块；

所述的特征融合模块用于接收MLP模块输出的池化64维体素特征和逐点特征提取模块输出的逐点64维体素特征，在每个体素上进行逐体素的拼接融合，每个体素上得到128个特征，最终输出128维体素特征给稀疏3D卷积模块；

所述的稀疏3D卷积模块用于接收点云体素化模块的输出的体素坐标和特征融合模块输出的128维体素特征，并根据接收到的体素坐标和128维体素特征进行体素3D特征提取，输出512维2D鸟瞰特征给候选区域提取模块；

所述的候选区域提取模块用于接收稀疏3D卷积模块输出的512维2D鸟瞰特征，并根据接收到的512维2D鸟瞰特征进行2D特征提取，输出包含有目标的3D候选区域给非极大值抑制模块；

所述的非极大值抑制模块用于接收候选区域提取模块输出的包含有目标的3D候选区域，并根据接收到的包含有目标的3D候选区域筛选，得到最终的点云数据目标识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达点云数据的目标识别系统，其特征在于：

所述的目标识别系统还包括显示设备，使用显示设备进行可视化的方法为：将点云数据目标识别结果与原始点云数据结合，存储为3D点云可视化算法需要的bin二进制文件，使用PCL点云数据可视化库对目标检测结果及点云数据进行可视化。

3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达点云数据的目标识别系统，其特征在于：

所述的激光雷达传感器为多线机械旋转式激光雷达传感器；

其中，中央处理器通过视频数据线与显示设备连接；

中央处理器根据接收到的原始点云数据通过视频数据线发送至显示设备进行显示。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于激光雷达点云数据的目标识别系统，其特征在于：

所述的激光雷达传感器进行点云数据采集时，采集频率为10Hz；

所述的中央处理器为工控机或者其他嵌入式设备；

所述的显示设备为液晶显示屏；

所述的待识别目标物体包括车辆、行人、自行车；

所述的视频数据线为高速USB连接线。

5.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达点云数据的目标识别系统，其特征在于：

所述原始点云数据转化为稀疏体素数据过程中，需预设体素的有效实际范围，稀疏体素数据生成过程中舍弃超出有效实际范围的点，保证点云数据的准确性，有效实际范围为一设定值，还需预设单位体素能够容纳的最大点数。