基于平面拟合的地面点云精确分割方法

作     者：王春阳 丘文乾 刘雪莲 肖博 施春皓 WANG Chun-yang;QIU Wen-qian;LIU Xue-lian;XIAO Bo;SHI Chun-hao

作者机构：西安工业大学西安市主动光电成像探测技术重点实验室西安710021 长春理工大学电子信息工程学院长春130022 西安工业大学光电工程学院西安710021 

出 版 物：《吉林大学学报（工学版）》 (Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition)

年 卷 期：2023年第53卷第3期

页      面：933-940页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFC3803700) 中国博士后科学基金项目(2020M673606Xb)。 

主　　题：信号与信息处理 点云 平面拟合 地面分割 无人驾驶 

摘      要：针对点云数据中的地面点会影响环境感知的精度与速度的问题,提出了一种基于平面拟合的地面点云精确分割方法。首先,根据投影距离将场景点云分为多个区域;其次,根据区域内的平均高度、分割地面点和地平面法向量的方向,确定地面平面拟合点并对地面平面进行拟合;最后,根据点到地面平面的距离,实现地面分割。本文基于KITTI数据集和实采数据将本文算法与RANSAC、GPF、R-GPF和PatchWork四种算法进行了对比,验证了区域划分、拟合点筛选以及地面平面法向量方向筛选对地面分割的有效性。实验结果表明,进行区域划分后,可以分割远距离稀疏地面;进行拟合点筛选后,在低迭代的条件下地面分割准确率达到0.9417;进行地平面法向量方向筛选后,能够避免将墙面拟合成地面;本文方法在F1分数、召回率和准确率上优于所对比的4种算法,速度可以达到42.78 Hz,能够精确、快速地对地面进行分割。