(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210392042.9 (22)申请日 2022.04.14 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 杨顺新　杨嘉晖　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 刘莎 (51)Int.Cl. G01B 21/00(2006.01) G01B 21/30(2006.01) G01C 21/16(2006.01) G01S 17/86(2020.01) G01S 19/45(2010.01)G01S 19/47(2010.01) G06V 10/762(2022.01) G06V 20/10(2022.01) (54)发明名称 一种基于车载激光扫描系统的道路几何特 征检测方法 (57)摘要 本发明公开一种基于车载激光扫描系统的 道路几何特征检测方法， 包括以下步骤： 选择耦 合惯性导航与GNSS卫星定位数据获得高精度位 姿数据， 并融合激光雷达点云数据构建室外场景 地图； 基于高度直方图排序和超体素聚类识别提 取地面点； 基于平均高程特征、 平滑度特征、 相邻 距离特征识别道路边缘点； 使用RANSAC 方法拟合 道路边界后输入卡尔曼滤波器获得平滑的道路 边界信息； 使用超体素聚类方法分割道路区域上 空点云物体并插值到道路平面计算净空； 将车辆 轨迹经纬度信息投影至墨卡托坐标系， 利用二次 函数RANSA C方法拟合道路平曲线并计算半径值； 利用车辆高程信息在固定行驶距离间隔内计算 纵坡值； 基于惯性导航设备加速度数据滤波处理 并求取均方根表征道路平整度。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114877838 A 2022.08.09 CN 114877838 A 1.一种基于车 载激光扫描系统的道路几何特 征检测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 第一步： 构建室外场景地图； 第二步： 获取地 面点、 道路边 缘点、 道路边界信息， 并计算净空高度； 第三步： 拟合道路平曲线并计算半径值； 第四步： 在固定行驶距离间隔内计算纵坡值； 第五步： 计算道路平整度， 得到检测路段的几何特 征指标。 2.根据权利要求1所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述第一 步的执行步骤如下： (1)将多线激光雷达、 惯性导航设备、 GNSS卫星定位设备及差分设备安装在自主车辆顶 部， 搭建检测平台并进行 标定； (2)使用惯性导航与GNSS卫星定位数据获得高精度位姿数据， 并融合激光雷达点云数 据， 构建室外场景地图。 3.根据权利要求2所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 外部测量激光雷达几何中心与惯性导航设备几何中心的位姿平移矩阵和旋转矩 阵， 以实现检测平台的标定 。 4.根据权利要求2所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 将多线激光雷达、 惯性导航设备的输出频率设定一致， 以同一时间戳为标准， 将外 部标定结果纳入计算， 为每帧点云数据匹配惯性 导航设备姿态 矩阵以及位置矩阵。 5.根据权利要求1所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述第二 步的执行步骤如下： (1)基于点云数据， 使用高度直方图排序和超体素聚类识别提取地 面点； (2)基于平均高程特 征、 平滑度特征、 相邻距离特 征， 识别道路边 缘点； (3)使用RANSAC方法拟合道路边界后， 输入卡尔曼 滤波器， 获得平 滑的道路边界信息； (4)使用超体素聚类方法分割道路区域上空点云物体， 并插值到道路平面， 计算净空高 度。 6.根据权利要求5所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述步骤(1)中将点云数据划分为0.5m*0.5m*0.2m的柱状单元， 建立沿高程方向的 频数直方图， 对频数进 行排序， 频数最高的区域为地面点所属区域； 对地面点所属区域内的 点云数据进行三维体素分割， 将其拼合得到最终的路面超体素聚类结果中， 得到完整的路 面点云数据。 7.根据权利要求5所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述步骤(2)中探测路面点平均高程特征、 平滑度特征、 相邻距离特征发生显著变 化的位置， 作为道路边 缘点。 8.根据权利要求5所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述步骤(3)中使RANSAC方法拟合道路边缘点， 得到边界曲线， 通过卡尔曼滤波平 滑处理边界曲线， 稳定道路宽度检测结果。 9.根据权利要求5所述的一种基于车载激光扫描系统的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述步骤(4)中在检测路段上方区域使用超体素聚类方法分割聚类出不同物体， 计 算物体中最低点至道路平面距离为净空高度。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114877838 A 210.根据权利要求1所述的一种基于车载激光扫描系统 的道路几何特征检测方法， 其特 征在于， 所述第三 步的执行步骤如下： (1)将车辆轨迹经纬度信息投影至墨卡托平面坐标系， 利用二次函数RANSAC方法拟合 道路平曲线并计算道路圆曲线半径值， 得到转弯半径指标； (2)间隔一定数据点计算 起终点之间的纵坡值， 分段提取道路纵断面指标； (3)惯性导航设备的纵向加速度数据滤波处 理并求取均方根， 表征道路平整度指标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114877838 A 3