[发明专利]一种绕桩运动轨迹分析与计时装置及其分析方法

权利要求书

1.一种绕桩运动轨迹分析与计时装置，包括本体，其特征在于：所述本体上设有声控装置、图像采集装置和激光雷达，其内部设有计分测评控制系统，所述的声控装置包括扬声器和麦克风，设置于本体的表面上；所述的图像采集装置包括摄像头，摄像头和激光雷达设置于本体的顶部，所述的计分测评控制系统中处理单元通过声音控制模块与扬声器和麦克风互联，还包括与视频处理模块、雷达处理模块、数据存储模块和激I/O模块连接，通过I/O模块连接有摄像头、显示屏和激光雷达；

所述的计分测评控制系统根据激光雷达和图像采集装置获取测试场地数据，然后传输至处理单元，由处理单元进行数据处理，并将数据通过通讯模块与云平台互联，实现实时共享。

2.根据权利要求1所述的绕桩运动轨迹分析与计时装置，其特征在于：所述的本体底部设有滚轮，包括设有滚轮的锁紧装置。

3.根据权利要求1所述的绕桩运动轨迹分析与计时装置，其特征在于：所述的图像采集装置和激光雷达设置于本体的顶部，且通自动伸缩杆设置以实现高度的调节。

4.根据权利要求1所述的绕桩运动轨迹分析与计时装置，其特征在于：所述本体的前部设有显示屏，该显示屏为触控显示屏，用于计分测评控制系统组成元件的参数设定和调节。

5.根据权利要求1所述的绕桩运动轨迹分析与计时装置，其特征在于：所述的本体内设有驱动电机和电源模块，所述的驱动电机控制自动伸缩杆的伸出高度，所述的电源模块为计分测评控制系统供电。

6.实施如权利要求1所述绕桩运动轨迹分析与计时装置的一种绕桩运动轨迹分析方法，所述的方法包括确定时间和运动路径规划分析，其特征在于：包括如下步骤：

(1)测试场地参数标定，设定激光雷达及摄像头，在激光雷达辐射范围内确定测试场地的坐标信息；

(2)去除障碍点，基于密度的聚类算法DBSCAN结合可变阈值，对原始数据进行聚类提取障碍物的外围轮廓，处理噪声点并据此得到任意形状的空间聚类；

(3)在x轴方向和y轴方向根据点与点的距离差值聚类，输出障碍点数聚类集合m＝{m_1,m_2,m_3,…,m_n}，对输出数据集中的每个障碍点集合分别应用DBSCAN聚类算法，对障碍点进行分类；

(4)基于自适应阈值法计算核心点领域距离阈值Eps和核心点邻域范围内最少点个数的阈值MinPts，并由此集合DBSCAN聚类算法去除静态障碍物；

(5)提取包罗障碍物的最小外接矩形框上距原点最近的顶点作为Q(x,y)，选用最小凸包法结合模糊线段的方法提取障碍物的包罗矩形框；

(6)采用MHT法对相邻两帧之间的障碍物进行数据关联，并基于卡尔曼滤波器对目标障碍物的位置和速度进行滤波和预测，根据设定的差值区间计算评分。

7.根据权利要求6所述的绕桩运动轨迹分析方法，其特征在于：所述步骤(4)基于自适应阈值法的计算表达式如下：

Eps＝r_k-1sinΔφ/sin(γ-Δφ)+3σ_t

式中r_k-1为障碍点P_n-1的深度值；σ_t为激光雷达的测量误差；Δ_φ为激光雷达的角度分辨率，γ为阈值参数，N_T为预聚类中m_i中障碍点的个数；为阈值因数。