(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 202111677039.3 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 (72)发明人 王晓飞　丁振中　陈嘉熙　廖勇刚　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 王东东 (51)Int.Cl. G06T 17/05(2011.01) G06K 9/62(2022.01) G01S 17/931(2020.01) G01S 17/86(2020.01) G01C 21/16(2006.01) (54)发明名称 基于激光雷达点云数据的三维动态视距评 估系统及方法 (57)摘要 本发明公开了基于激光雷达点云数据的三 维动态视距评估系统及方法， 包括通过激光雷达 及惯导系统获得的点云数据建立真实的三维环 境， 通过驾驶员不同运行速度下视锥空间形成道 路的三维动态视距评估 方法。 本发 明为基于道路 三维场景下的动态视距检查和提高道路的行车 安全性提供了理论基础。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 114445576 A 2022.05.06 CN 114445576 A 1.一种基于 激光雷达点云数据的三维动态视距评估方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 获取车辆轨迹及点云数据； 对点云数据进行 预处理、 分离， 形成地 面点云数据和高于地 面的点云数据； 对地面点云数据利用Del aunay三角剖分算法形成TIN三角网， 并利用TIN三角网提取道 路的线形数据； 并按照道路线 形组合形式进 行分段， 获得道路的三 维几何特征集； 基于三 维 线形几何特征的运行速度预测模型得到车辆的运行速度， 根据运行速度确定驾驶员每个时 刻的动视角范围； 对高于地面的点云数据进行分类， 形成均质物体及非均质物体， 进一步得到只包含道 路信息的三维环境； 以车辆偏向单向道路一侧边缘线为视距的最不利位置， 则偏向另一侧为视距的最利位 置， 两者中的较小视距即为驾驶员处于真实三维环境下的三维动态可用视距。 2.根据权利要求1所述的三维动态视距评估方法， 其特征在于， 还包括视距评价步骤， 计算车辆处于该位置的行车视距， 并和该位置的三维动态可用视距比较， 若三维动态可用 视距大于行 车视距， 则满足要求， 反 之则不满足。 3.根据权利要求1所述的三维动态视距评估方法， 其特征在于， 以车辆偏向单向道路一 侧边缘线为视距的最不利位置， 则偏向另一侧 为视距的最利位置， 两者中的较小视距即为 驾驶员处于真实三维环境下的三维动态可用视距， 具体为： 当车辆驾驶员处于最不利视距车辆位置， 利用视锥椭圆面， 驾驶员所能看到的车道边 缘线的最远位置， 与驾驶员目前对应车道边缘线的位置的路线弧长距离作为三维动态视 距； 当车辆驾驶员处于最有利视距车辆位置时， 与上述方法相同方法获得三维动态视距； 两种位置获得的三维动态视距进行比较， 较小值为驾驶员处于真实三维环境下的三维 动态可用视距。 4.根据权利要求1所述的三维动态视距评估方法， 其特征在于， 对预处理后的点云数据 进行RANSAC分割算法， 形成地 面数据和高于地 面的其他点云数据。 5.根据权利要求1所述的三维动态视距评估方法， 其特征在于， 所述动视角为动视野状 态下驾驶员能够看到的水平和纵向的最大视角， 通过该视角确定每个驾驶员位置的椭圆视 锥体， 其投影至竖向二维空间为视锥椭圆面。 6.一种实现权利要求1 ‑5任一项所述的三维动态视距评估方法的系统， 其特征在于， 包 括激光雷达和惯导系统， 所述惯导系统包括惯导单 元及GPS单元。 7.根据权利要求6所述的系统， 其特征在于， 所述激光雷达设置在车辆的顶端， 并保持 水平位置 。 8.根据权利要求6所述的系统， 其特征在于， 所述惯导单元安装在车辆后轮中心线且Y 轴方向朝向车辆前进方向。 9.根据权利要求6 ‑8任一项所述的系统， 其特征在于， 所述激光雷达和惯导系统 的时间 戳同步， 并且点云收集坐标系的原点开始于激光雷达位置处， 惯导系统提供车辆在大地坐 标系的位置 。 10.根据权利要求6所述的系统， 其特 征在于， 通过LOAM算法进行帧内校正和特 征提取。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114445576 A 2基于激光雷达点 云数据的三维动态视 距评估系统及方 法 技术领域 [0001]本发明涉及公路安全评价领域， 具体涉及基于激光雷达点云数据的三维动态视距 评估系统及方法。 背景技术 [0002]由于道路存在较为复杂的驾驶环境， 车辆 的实际运行速度随着道路条件、 驾驶技 术及车辆性能的变化而不断变化， 因此分离的平、 纵道路静态的二维设计视距无法准确反 映真实驾驶环境下人对行车视距的需求， 同时其针对道路的视距估计存在一定的偏差， 从 而导致视距评估结果有效性的难以得到确定 。 发明内容 [0003]为了克服现有技术存在的缺点与不足， 本发明提供一种基于激光雷达点云数据的 三维动态视距评估系统及方法， 具体是基于运行速度预测模型下准确估计道路三 维空间的 可用视距。 [0004]本发明采用如下技 术方案： [0005]一种基于 激光雷达点云数据的三维动态视距评估方法， 包括如下步骤： [0006]获取车辆轨迹及点云数据； [0007]对点云数据进行 预处理、 分离， 形成地 面点云数据和高于地 面的点云数据； [0008]对地面点云数据利用Delaunay三角剖分算法形成TIN三角网， 并利用TIN三角网提 取道路的线 形数据； 并按照道路线 形组合形式进 行分段， 获得道路的三 维几何特征集； 基于 三维线形几何特征的运行速度预测模型得到车辆的运行速度， 根据运行速度确定驾驶员每 个时刻的动视角范围； [0009]对高于地面的点云数据进行分类， 形成均质物体及非均质物体， 进一步得到只包 含道路信息的三维环境； [0010]以车辆偏向单向道 路一侧边缘线为视距的最不利位置， 则偏向另一侧为视距的最 利位置， 两者中的较小视距即为驾驶员处于真实三维环境下的三维动态可用视距。 [0011]进一步， 还包括视距评价步骤， 计算车辆处于该位置的行车视距， 并和该位置的三 维动态可用视距比较， 若三维动态可用视距大于行 车视距， 则满足要求， 反 之则不满足。 [0012]进一步， 以车辆偏向单向道路一侧边缘线为视距的最不利位置， 则偏向另一侧为 视距的最利位置， 两者中的较小视距即为驾驶员处于真实三维环境下的三维动态可用视 距， 具体为： [0013]当车辆驾驶员处于最不利视距车辆位置， 利用视锥椭 圆面， 驾驶员所能看到 的车 道边缘线的最远位置， 与驾驶员目前对应车道边缘线的位置的路线弧长距离作为三 维动态 视距； [0014]当车辆驾驶员处于最有利视距车辆位置时， 与上述方法相同方法获得三维动 态视 距；说　明　书 1/5 页 3 CN 114445576 A 3