基于三维激光点云的复杂场景人体目标识别
发布时间：2020-09-08 21:19
【摘要】：目标识别是计算机视觉领域一个重要的研究方向,即将所需的一个或一类目标在场景中进行提取,并与其他目标进行区分。通常,目标识别可以描述为典型的模式识别问题,并包含以下四步骤:原始数据的预处理,数据特征提取,特征分类器的设计与训练以及最终的分类步骤。目前,目标识别研究集中于二维图像处理之中,而随着三维成像技术的发展,结构光测量、激光扫描、ToF等技术趋于成熟,物体表面的三维坐标能够精准而快速的获取,从而生成场景的三维数据,能够更好地感知和理解周围环境。因此,本课题旨在解决复杂场景下基于三维激光点云的人体目标识别方案研究问题。为此,本课题搭建一套稳定、快速激光雷达扫描系统,同时设计了一套运行于之上的复杂点云场景人体目标识别方案。本论文重点研究了如下内容:(1)三维激光雷达扫描系统的搭建。针对雷达扫描特点确定了系统的软硬件构成,并设计了两套扫描方式,实现了一套稳定、快速的扫描系统;(2)场景点云的预处理。具体的,选择了基于最小二乘法的地平面方程提取方法,准确提取场景内的地面信息;提出了一种新的基于点云有序性的背景点移除方法,用于移除场景内的复杂背景点云;对扫描点云进行了坐标系转换与地面点移除操作;对比分析了两种噪声点移除方法的优劣,确定了基于半径滤波器的噪声移除方案;(3)人体目标的识别。本论文比较、分析了多种场景点云分割方案,并综合各方案优缺点提出了基于投影法的场景点云分割方法,提高了待检测目标提取的准确率;比较、分析了三种点云目标特征提取方法的性能,确定了基于ESF的点云目标特征提取方法;确定了基于支持向量机的分类器模型设计;最终实现了可用性高的复杂场景下的人体目标识别方案;(4)基于深度学习的点云处理方案研究,分析了两种基于深度学习的点云处理算法模型——PointSIFT和SO-NET,介绍其深度神经网络原理并对其进行简单的网络性能分析,用于指导后续的研究工作。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN249
【图文】：
达能力有所不足。逡逑针对不同类型传感器获取的点云数据，相应获得的三维点云分布方式也有所逡逑不同，具体的，可分为图１－１所示四类：逡逑Y"：j_逡逑（ａ）扫描线式点云逦（ｂ）三角式点云逡逑0邋00逡逑0■■■■0—0■？？？0邋0邋0逡逑0逦°邋°逡逑0……000邋0逡逑0—0—0＂—＂0逦000逡逑（ｃ）阵列式点云逦（ｄ）散乱式点云逡逑图１－１点云分布方式示意图逡逑（１）扫描线式点云逡逑该类型点云通常由三维激光雷达扫描获得，数据依雷达扫描线排列，各扫描逡逑２逡逑
景进行完整扫描，有鉴于此，我们设计了一种基于三维激光雷达的场景扫描装置，，逡逑能够通过固定位置安装的激光雷达扫描装置对场景进行实时扫描成像，该扫描装逡逑置示意图如图２－１所示：逡逑ｆ邋＾＝１逡逑ｐＦ逡逑图２－１三维激光雷达扫描系统示意图逡逑如图２－１所示，其中，１为成像激光雷达，２为人体目标识别系统，３为三维逡逑激光雷达系统中的旋转平台。三维成像激光雷达系统通过激光测距实现单点测量，逡逑１０逡逑
逑通过内部旋转装置实现单线扫描，通过外部旋转平台实现场景的三维测量，最终逡逑扫描覆盖区域如图２－１所示深色区域。逡逑其中，在本论文中，所采用的成像激光雷达为ＷＬＲ－７１１型号。激光雷达与逡逑旋转平台的具体参数如下所示：逡逑（１）逦ＷＬＲ－７１１激光雷达技术参数：逡逑|r扫描距离：３０ｍ逡逑？扫描角度：１８０°逡逑修角度分辨率：０．２５°逡逑蠢帧频：５０Ｈｚ逡逑|r精度：±３ｃｍ逡逑S眉す夥⑸⒔牵海玻担恚颍幔溴义希ǎ玻
本文编号：2814651
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN249
【图文】：
达能力有所不足。逡逑针对不同类型传感器获取的点云数据，相应获得的三维点云分布方式也有所逡逑不同，具体的，可分为图１－１所示四类：逡逑Y"：j_逡逑（ａ）扫描线式点云逦（ｂ）三角式点云逡逑0邋00逡逑0■■■■0—0■？？？0邋0邋0逡逑0逦°邋°逡逑0……000邋0逡逑0—0—0＂—＂0逦000逡逑（ｃ）阵列式点云逦（ｄ）散乱式点云逡逑图１－１点云分布方式示意图逡逑（１）扫描线式点云逡逑该类型点云通常由三维激光雷达扫描获得，数据依雷达扫描线排列，各扫描逡逑２逡逑
景进行完整扫描，有鉴于此，我们设计了一种基于三维激光雷达的场景扫描装置，，逡逑能够通过固定位置安装的激光雷达扫描装置对场景进行实时扫描成像，该扫描装逡逑置示意图如图２－１所示：逡逑ｆ邋＾＝１逡逑ｐＦ逡逑图２－１三维激光雷达扫描系统示意图逡逑如图２－１所示，其中，１为成像激光雷达，２为人体目标识别系统，３为三维逡逑激光雷达系统中的旋转平台。三维成像激光雷达系统通过激光测距实现单点测量，逡逑１０逡逑
逑通过内部旋转装置实现单线扫描，通过外部旋转平台实现场景的三维测量，最终逡逑扫描覆盖区域如图２－１所示深色区域。逡逑其中，在本论文中，所采用的成像激光雷达为ＷＬＲ－７１１型号。激光雷达与逡逑旋转平台的具体参数如下所示：逡逑（１）逦ＷＬＲ－７１１激光雷达技术参数：逡逑|r扫描距离：３０ｍ逡逑？扫描角度：１８０°逡逑修角度分辨率：０．２５°逡逑蠢帧频：５０Ｈｚ逡逑|r精度：±３ｃｍ逡逑S眉す夥⑸⒔牵海玻担恚颍幔溴义希ǎ玻
本文编号：2814651
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