一种牵引车的拖挂角度检测方法、电子设备及存储介质与流程

所属的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式（包括固件、微代码等），或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图4来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备400。图4显示的电子设备400仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图4所示，电子设备400以通用计算设备的形式表现。电子设备400的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元410、上述至少一个存储单元420、连接不同系统组件（包括存储单元420和处理单元410）的总线430。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元410执行，使得所述处理单元410执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元410可以执行如图1中所述的牵引车的拖挂角度检测方法。存储单元420可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元（ram）4201和/或高速缓存存储单元4202，还可以进一步包括只读存储单元（rom）4203。存储单元420还可以包括具有一组（至少一个）程序模块4205的程序/实用工具4204，这样的程序模块4205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线430可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备400也可以与一个或多个外部设备500（例如键盘、指向设备、蓝牙设备等）通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备400交互的设备通信，和/或与使得该电子设备400能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（i/o）接口450进行。并且，电子设备400还可以通过网络适配器460与一个或者多个网络（例如局域网（lan），广域网（wan）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器460通过总线430与电子设备400的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备400使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。在再一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的牵引车的拖挂角度检测方法。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦式可编程只读存储器（eprom或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（lan）或广域网（wan），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

背景技术：

1、在港口自动驾驶中，牵引车及其拖挂组合的无人集卡是主力车型之一。为了保证运输效率与行车安全，准确测量拖挂的角度是亟待解决的问题。传统的拖挂角度检测手段大多依赖于安装在拖挂上的额外硬件传感器，如倾角仪、加速度计等，但这些硬件传感器增加了系统的复杂性和成本。且这些硬件设备在极端天气条件下可能会出现故障，进而影响检测结果的准确性。

2、因此，在无人化港口作业中如何不依赖于额外的外部硬件传感器且能够精准测量拖挂角度是亟需解决的问题。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种牵引车的拖挂角度检测方法、电子设备及存储介质，至少在一定程度上克服由于相关技术的拖挂角度检测准确性差的问题。

2、本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

3、根据本公开的一个方面，提供一种牵引车的拖挂角度检测方法，包括：

4、通过牵引车上的激光雷达获取点云数据；

5、根据所述点云数据进行平面检测，确定满足预设角度条件的目标平面，并根据所述目标平面抠除地面点云；

6、获取拖挂在初始位置的预设边缘点，其中，所述初始位置为所述拖挂相对于所述牵引车的旋转角度为0度的位置；

7、根据所述预设边缘点和预设扩展参数确定感兴趣区域；

8、通过所述感兴趣区域搜索所述拖挂对应的区域点云数据，根据所述区域点云数据获得目标拖挂边缘；

9、根据所述目标拖挂边缘获得目标候选框和所述目标候选框对应的第一检测角度；

10、通过卡尔曼滤波获取当前预测角度，基于所述当前预测角度通过所述感兴趣区域进行检测获得第二检测角度；

11、根据所述第一检测角度和所述第二检测角度确定拖挂角度。

12、在本公开一个实施例中，所述根据所述点云数据进行平面检测，确定满足预设角度条件的目标平面，并根据所述目标平面抠除地面点云，包括：

13、根据所述点云数据，获取低于第一预设高度的第一点云；

14、根据所述第一点云利用ransac算法进行平面拟合，获得第一平面；

15、根据所述第一平面的法向量与预设向量的当前夹角，筛选所述当前夹角满足第一预设角度范围的第二平面；

16、筛选具有点云数量最多且超过预设数量的所述第二平面作为所述目标平面；

17、根据所述目标平面获取地面点云，并对所述地面点云进行抠除。

18、在本公开一个实施例中，还包括：

19、获取预设跟踪帧数下的所述第一平面对应的跟踪法向量；

20、确定所述跟踪法向量与所述预设向量的跟踪角度；

21、根据所述跟踪角度计算确定跟踪角度均值和跟踪角度方差；

22、根据所述跟踪角度均值和所述跟踪角度方差更新所述第一预设角度范围。

23、在本公开一个实施例中，还包括：

24、若未获得满足所述预设角度条件的所述目标平面，则抠除低于第二预设高度的点云。

25、在本公开一个实施例中，所述根据所述预设边缘点和预设扩展参数确定感兴趣区域，包括：

26、根据所述预设边缘点确定所述拖挂区域，其中，所述预设边缘点位于所述拖挂的边缘位置；

27、根据所述预设扩展参数从所述拖挂区域向外扩展，获得所述感兴趣区域。

28、在本公开一个实施例中，所述通过所述感兴趣区域搜索所述拖挂对应的区域点云数据，根据所述区域点云数据获得目标拖挂边缘，包括：

29、通过所述感兴趣区域以转轴为中心，按照第一预设角度粒度进行旋转搜索，获得区域点云数据；

30、获得所述预设边缘点旋转后对应的当前边缘点；

31、根据所述当前边缘点确定拖挂边缘线；

32、根据所述区域点云数据和所述拖挂边缘线获得拖挂边缘点云；

33、获取所述拖挂边缘点云对应的边缘点云数量，判断所述边缘点云数量是否满足对应的数量动态阈值，其中，所述数量动态阈值基于激光线束在不同角度范围内设定不同取值；

34、获取所述拖挂边缘点云的最远间距，判断所述最远间距是否满足距离阈值；

35、获取所述拖挂边缘线对应的点云密度，判断所述点云密度是否满足密度阈值；

36、筛选所述拖挂边缘点云数量满足所述数量动态阈值、所述最远间距满足所述距离阈值且所述点云密度满足所述密度阈值的所述目标拖挂边缘。

37、在本公开一个实施例中，所述根据所述目标拖挂边缘获得目标候选框和所述目标候选框对应的第一检测角度，包括：

38、根据所述目标拖挂边缘确定拖挂候选框；

39、筛选点云数量最多的所述拖挂候选框作为所述目标候选框；

40、根据所述目标候选框确定所述第一检测角度。

41、在本公开一个实施例中，所述通过卡尔曼滤波获取当前预测角度，基于所述当前预测角度通过所述感兴趣区域进行检测获得第二检测角度，包括：

42、获取上一帧拖挂角度；

43、根据所述上一帧拖挂角度进行卡尔曼滤波，获得所述当前预测角度；

44、根据所述当前预测角度通过所述感兴趣区域在第二预设角度范围内按照第二预设角度粒度进行搜索，获得当前候选框；

45、筛选所述当前候选框中高于第三预设高度的点云，获得候选点云；

46、根据预设高度权重阈值，确定当前候选框中对应的候选点云数量；

47、根据所述候选点云数量确定最终候选框；

48、根据所述最终候选框确定对应的所述第二检测角度。

49、根据本公开的另一个方面，提供一种电子设备，包括：

50、处理器；以及

51、存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

52、其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述牵引车的拖挂角度检测方法。

53、根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的牵引车的拖挂角度检测方法。

54、本公开的实施例所提供的一种牵引车的拖挂角度检测方法，通过牵引车上的激光雷达获取点云数据；根据点云数据进行平面检测，确定满足预设角度条件的目标平面，并根据目标平面抠除地面点云；获取拖挂在初始位置的预设边缘点，其中，初始位置为拖挂相对于牵引车的旋转角度为0度的位置；根据预设边缘点和预设扩展参数确定感兴趣区域；通过感兴趣区域搜索拖挂对应的区域点云数据，根据区域点云数据获得目标拖挂边缘；根据目标拖挂边缘获得目标候选框和目标候选框对应的第一检测角度；通过卡尔曼滤波获取当前预测角度，基于当前预测角度通过感兴趣区域进行检测获得第二检测角度；根据第一检测角度和第二检测角度确定拖挂角度。提出基于激光雷达数据的牵引车拖挂角度检测方法，无需额外的硬件传感器，降低检测的复杂性和成本。能够适用于不同场景下的角度检测需求，利用感兴趣区域进行搜索检测，提高拖挂检测的准确性和稳定性。

55、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，所述根据所述点云数据进行平面检测，确定满足预设角度条件的目标平面，并根据所述目标平面抠除地面点云，包括：

3.根据权利要求2所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求2所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，所述根据所述预设边缘点和预设扩展参数确定感兴趣区域，包括：

6.根据权利要求1所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，所述通过所述感兴趣区域搜索所述拖挂对应的区域点云数据，根据所述区域点云数据获得目标拖挂边缘，包括：

7.根据权利要求1所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，所述根据所述目标拖挂边缘获得目标候选框和所述目标候选框对应的第一检测角度，包括：

8.根据权利要求1所述的牵引车的拖挂角度检测方法，其特征在于，所述通过卡尔曼滤波获取当前预测角度，基于所述当前预测角度通过所述感兴趣区域进行检测获得第二检测角度，包括：

9. 一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7中任意一项所述的牵引车的拖挂角度检测方法。

技术总结
本公开提供了一种牵引车的拖挂角度检测方法、电子设备及存储介质，涉及自动驾驶技术领域。激光雷达获取点云数据；根据点云数据进行平面检测，确定满足预设角度条件的目标平面，并根据目标平面抠除地面点云；获取拖挂在初始位置的预设边缘点；根据预设边缘点和预设扩展参数确定感兴趣区域；通过感兴趣区域搜索拖挂对应的区域点云数据，根据区域点云数据获得目标拖挂边缘；根据目标拖挂边缘获得目标候选框和目标候选框对应的第一检测角度；通过卡尔曼滤波获取当前预测角度，基于当前预测角度通过感兴趣区域进行检测获得第二检测角度；根据第一检测角度和第二检测角度确定拖挂角度。降低检测的复杂性和成本，提高不同场景下的拖挂角度检测准确度。

技术研发人员：侯学锋,王鸿源,王加庆,林文山,陈秋锋,袁永全
受保护的技术使用者：厦门中科星晨科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5