[1]王新杰,张莹,张东波,等.自主移动机器人路径规划中的点云噪声处理[J].智能系统学报,2021,16(4):699-706.[doi:10.11992/tis.202007040]
WANG Xinjie,ZHANG Ying,ZHANG Dongbo,et al.Point cloud noise processing in path planning of autonomous mobile robot[J].CAAI Transactions on Intelligent Systems,2021,16(4):699-706.[doi:10.11992/tis.202007040]
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《智能系统学报》[ISSN 1673-4785/CN 23-1538/TP] 卷:
16
期数:
2021年第4期
页码:
699-706
栏目:
学术论文—智能系统
出版日期:
2021-07-05
- Title:
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Point cloud noise processing in path planning of autonomous mobile robot
- 作者:
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王新杰1, 张莹1,2, 张东波1,2, 王玉1, 杨知桥1
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1. 湘潭大学 自动化与电子信息学院,湖南 湘潭 411105;
2. 湖南大学 机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室,湖南 长沙 410082
- Author(s):
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WANG Xinjie1, ZHANG Ying1,2, ZHANG Dongbo1,2, WANG Yu1, YANG Zhiqiao1
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1. College of Automation and Electronic Information, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China;
2. National Engineering Laboratory of Robot Vision Perception and Control Technology, Changsha 410082, China
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- 关键词:
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点云地图; 直通滤波; 体素滤波; 统计滤波; 点云分割; 移动机器人; 运动规划; RGB-D感知
- Keywords:
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point cloud map; pass through filtering; voxel filtering; statistical filtering; point cloud segmentation; mobile robot; motion planning; RGB-D perception
- 分类号:
-
TP242
- DOI:
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10.11992/tis.202007040
- 摘要:
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机器人在自主导航过程中,图像处理算法通过对路径中障碍物的三维点云平面夹角进行分析,实时计算障碍物的高度,判断是否可以通行。而RGB-D相机输出的原始点云数据存在大量噪声,严重影响分割的准确性,需要进行滤波处理。本文在Table Scene数据集中分析比较了统计滤波中不同参数的去噪效果,得到了最佳参数K=20,α=2。移动机器人通过ORB-SLAM2算法在户外环境下构建点云地图,然后分别进行直通滤波、体素滤波、统计滤波和平面分割,计算斜坡夹角,实施运动规划。实验结果表明,在Table Scene数据集中获得的最优统计滤波参数能适用于户外环境,机器人能根据运算结果自动进行路径规划,完成指定任务。
- Abstract:
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In the process of robots’ autonomous navigation, the image processing algorithm analyzes the 3D point cloud plane angles of obstacles in the path and calculates their height in real time, thus determining whether the robots can pass or not. However, a large amount of noise is present in the original point cloud data output by the RGB-D camera, thereby seriously affecting the accuracy of segmentation; such noise thus needs to be filtered. This paper first obtains the best parameters (K=20 and α=2) by analyzing and comparing the denoising effects of different parameters in statistical filtering in the Table Scene dataset. The mobile robot constructs a point cloud map in an outdoor environment through the ORB-SLAM2 algorithm and then performs passthrough filtering, voxel filtering, statistical filtering, and plane segmentation, calculating the slope angle and implementing motion planning. Experimental results show that the optimal statistical filter parameters obtained in the Table Scene dataset can be applied to outdoor environments and that robots can automatically plan their paths according to the calculation results and complete their specified tasks.
备注/Memo
收稿日期:2020-07-24。
基金项目:国家自然科学基金项目(61175075);国家自然科学基金区域创新发展联合基金项目(U19A2083);湖南省战略性新兴产业科技攻关与重大成果转化项目(2019GK4007)
作者简介:王新杰,硕士研究生,主要研究方向为模式识别与图像处理、视觉导航;张莹,副教授,湖南省自动化学会理事,主要研究方向为机器人控制、视觉导航。主持和参与国家自然科学基金项目、湖南省科技厅项目、湖南省教育厅项目等多项。发表学术论文30余篇;张东波,教授,主要研究方向为模式识别与图像处理、深度学习。湖南省自动化学会副理事长、湖南省青年骨干教师。近5年,承担和参与国家级、省部级课题10余项。发表学术论文100余篇,获授权发明专利7项
通讯作者:张莹.E-mail:zhangying@xtu.edu.cn
更新日期/Last Update:
1900-01-01