局部阈值自适应的地面点云分割

张佩翔; 王奇; 高仁璟; 夏阳; 万振中

doi:10.37188/OPE.20233117.2564

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局部阈值自适应的地面点云分割

信息科学 | 更新时间：2023-09-22

- 局部阈值自适应的地面点云分割
- Ground point cloud segmentation based on local threshold adaptive method
- 光学精密工程 2023年31卷第17期页码：2564-2572
- 作者机构：
  
  1.大连理工大学汽车工程学院工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室，辽宁大连 116024
  2.大连理工大学宁波研究院，浙江宁波 315000
  3.比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳 518118
- 作者简介：
  
  [ "张佩翔（1997-），男，硕士研究生，主要研究方向为激光雷达点云的目标检测。" ]
  [ "高仁璟（1964-），女，博士，教授，博士生导师，主要研究领域为无线通讯技术、智能网联控制技术、电机优化设计、电池管理系统设计与应用。E-mail： renjing@dlut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(12172076);深圳市科创委项目(JSGG20200102155001779)
- DOI：10.37188/OPE.20233117.2564
  中图分类号： TP394.1;TN952
- 收稿日期：2022-12-15，
  
  修回日期：2023-01-18，
  
  纸质出版日期：2023-09-10
- 稿件说明：
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张佩翔,王奇,高仁璟等.局部阈值自适应的地面点云分割[J].光学精密工程,2023,31(17):2564-2572.

ZHANG Peixiang,WANG Qi,GAO Renjing,et al.Ground point cloud segmentation based on local threshold adaptive method[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(17):2564-2572.
张佩翔,王奇,高仁璟等.局部阈值自适应的地面点云分割[J].光学精密工程,2023,31(17):2564-2572. DOI： 10.37188/OPE.20233117.2564.

ZHANG Peixiang,WANG Qi,GAO Renjing,et al.Ground point cloud segmentation based on local threshold adaptive method[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(17):2564-2572. DOI： 10.37188/OPE.20233117.2564.

摘要

为了进一步提高自动驾驶感应模块中激光雷达点云地面分割算法的分割精度，提出一种基于种子点距离阈值和路面波动加权幅值自适应的地面点云分割算法。该算法在极坐标栅格地图划分的基础上，将种子点的选取判断阈值与二维平面的水平距离特征相关联，通过点云间的水平距离变化控制种子点集的更新；在道路模型拟合过程中，为解决斜坡路面模型更新停滞问题引入坡度连续性判断准则，根据路面波动加权幅值的变化建立点云的分割阈值方程，最终实现关于点云距离特征的自适应阈值分割。对开源数据集Semantic KITTI进行点云二分类数据处理，并在此基础上测试算法性能。实验结果表明：与现有算法相比，本文所述地面分割算法的精确率和召回率均提升了2%~4%，具有较高的准确性。

Abstract

The LIDAR point cloud ground segmentation algorithm in the autonomous driving sensing module has low segmentation accuracy that requires further improvement. To address this problem， a ground point cloud segmentation algorithm is proposed based on a seed point distance threshold and road fluctuation weighted amplitude adaptive approach. Firstly， the method establishes a correlation between the selection threshold of seed points and the horizontal distance feature of the two-dimensional plane based on polar coordinate raster map division and controls the update of the seed point set through the change in horizontal distance between point clouds. Subsequently， in the process of road model fitting， the slope continuity judgment criterion is introduced to solve the stagnation problem of the slope pavement model update. Finally， the segmentation threshold equation of point clouds is established according to the change in the weighted amplitude of road surface fluctuation. This enables the achievement of adaptive threshold segmentation with respect to the distance feature of point clouds. In this paper， point cloud binary classification data processing on the open-source dataset Semantic KITTI is performed， and the performance of the algorithm is tested. The experimental results demonstrate that the ground segmentation algorithm described in this paper exhibits an improvement of 2%-4% in precision and recall when compared to existing algorithms. This substantiates the high accuracy of the algorithm proposed in this study.

关键词

Keywords

references

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