基于二維激光測(cè)距的移動(dòng)機(jī)器人道路可行區(qū)域提取.pdf

1、道路檢測(cè)是移動(dòng)機(jī)器人自主導(dǎo)航的重要組成部分，得到了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。激光測(cè)距儀具有測(cè)量速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航。故基于激光測(cè)距儀的道路可行區(qū)域提取研究對(duì)機(jī)器人自主導(dǎo)航具有重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。
　　 首先，在分析了現(xiàn)有三維激光測(cè)距系統(tǒng)及各自的使用場(chǎng)合、特點(diǎn)等基礎(chǔ)上，并結(jié)合道路環(huán)境的具體情況，分析了本文所采用的三維激光測(cè)距系統(tǒng)--激光測(cè)距儀配合移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)的策略，建立了系統(tǒng)的三個(gè)坐標(biāo)系：激光傳感器局

2、部坐標(biāo)系、機(jī)器人局部坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系，以及分析了激光測(cè)距儀采集的測(cè)量數(shù)據(jù)在這三個(gè)坐標(biāo)系之間的變換公式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該測(cè)距系統(tǒng)能夠在線實(shí)時(shí)的采集環(huán)境信息；通過測(cè)距系統(tǒng)對(duì)環(huán)境信息的采集實(shí)驗(yàn)，為后續(xù)的提取算法提供了數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。
　　 其次，提出了一種基于二維激光測(cè)距的移動(dòng)機(jī)器人道路可行區(qū)域提取方法。八鄰域搜索法具有明顯的局部特征，而全局搜索法充分利用了全部數(shù)據(jù)點(diǎn)，本文總結(jié)了這兩種搜索方法的優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合隔行搜索的思想，提出了一種基于八

3、鄰域的數(shù)據(jù)點(diǎn)搜索策略。考慮到點(diǎn)與鄰近點(diǎn)之間具有很大的相關(guān)性特點(diǎn)，提出了基于八鄰域的道路邊界及障礙物的檢測(cè)方法--高度差閾值和角度閾值相結(jié)合的判斷準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所提的算法能夠有效的提取出環(huán)境的可行區(qū)域，能夠滿足移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航的要求。
　　 最后，考慮到道路可行區(qū)域相對(duì)比較平坦，且含有大量的直線特征，提出了一種基于聚類和區(qū)域生長(zhǎng)的道路可行區(qū)域提取算法。直線特征是比點(diǎn)特征更高級(jí)的道路環(huán)境表達(dá)，故將直線作為主要的道路特征來(lái)提取

4、。為了降低在三維空間中處理數(shù)據(jù)的復(fù)雜性，選擇激光掃描平面作為二維投影面；在激光掃描平面上，使用本文提出的基于數(shù)據(jù)點(diǎn)空間分布的聚類方法進(jìn)行單幀激光雷達(dá)數(shù)據(jù)分類處理；根據(jù)機(jī)器人的尺寸，提出了道路可行區(qū)域的寬度問題的粗略的解決方案；使用最小二乘直線擬合法提取道路的直線特征并求取出直線段的兩端點(diǎn)，用來(lái)代替整個(gè)直線段。將兩端點(diǎn)映射到全局空間中，代替直線段的空間轉(zhuǎn)換，同時(shí)考慮了機(jī)器人側(cè)滑的問題。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)前后時(shí)刻直線段間距離最短的兩直線段組成