(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 202210895871.9 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 滁州学院 地址 239004 安徽省滁州市丰乐大道1528 号 (72)发明人 谢有浩　高振刚　沈杨　汪洪波　 (74)专利代理 机构 合肥市泽信专利代理事务所 (普通合伙) 3414 4 专利代理师 方荣肖 (51)Int.Cl. G06V 20/56(2022.01) G06V 20/58(2022.01) G06V 10/25(2022.01) G06V 10/26(2022.01) G06V 10/40(2022.01)G06V 10/762(2022.01) G01S 7/48(2006.01) G01S 17/86(2020.01) G01S 17/93(2020.01) (54)发明名称 一种井下机车感兴趣区域划分方法、 障碍物 提取方法 (57)摘要 本发明涉及一种井下机车感兴趣区域划分 方法。 一种井下机车感兴趣区域划分方法包括以 下步骤： S1.建立轨道坐标系， 其用于表征机车的 修正量和井下轨道的道路曲率的映射关系。 S2. 将所述轨道 坐标系转化成激光雷达坐标系， 在激 光雷达坐标系中拟合出平面路径Pat h， 根据所述 平面路径Path的两侧边界拓展形成拓展区域 ROI。 S3.将拓展区域ROI栅格化处理成感兴趣区 域ROI2。 本发明通过将无线定位与激光雷达融合 提取精准的轨道特征， 代替传统的提取轨道特征 的方式， 结合实时定位绘制曲率的方式生成感兴 趣区域， 稳定性好， 不受传感器视野的影 响， 且对 生成的感兴趣区域进行划分， 为后续获取轨道周 边特征或者障碍物信息奠定 基础。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115273007 A 2022.11.01 CN 115273007 A 1.一种井下机车感兴趣区域划分方法， 其用于对机车在井下轨道行驶的周边 区域划分 成感兴趣区域， 其特 征在于， 所述划分方法包括以下步骤： S1.建立轨道坐标系， 其用于表征机车的修 正量和井下轨道的道路曲率的映射关系； S2.将所述轨道坐标系转化成激光雷达坐标系， 在激光雷达坐标系中拟合出平面路径 Path， 根据所述平面路径Path的两侧边界拓展形成拓展区域ROI， 所述拓展区域ROI的获取 方法如下： S2.1以所述机车的激光雷达所在位置为位点， 将定位信标在轨道坐标系下的坐标转化 成以激光雷达坐标中心为原点的激光雷达坐标； S2.2获取所述位点以及其前方多个定位信标的激光雷达坐标， 并将相邻的激光雷达坐 标依次拟合， 获得平面路径Path； S2.3将所述平面路径Path沿所述横坐标的正方向和负方向分别拓展lmove， 得到井下轨 道两侧拓展边界Pathleft、 Pathright， 将两侧拓展边界Pathleft、 Pathright围合成拓展区域ROI； S3.将拓展区域ROI 栅格化处 理成感兴趣区域ROI2， 栅格化处 理的方法如下： S3.1对拓展边界Pathleft和拓展边界Pathright进行加密， 令所述拓展边界Pathleft和所述 拓展边界Pathright的边界投影得到连续的栅格单 元一； S3.2将栅格单元一的值设置为 固定值PATH， 以所述位点为原点， 对所述拓展区域ROI 内 所有的栅格单 元一进行搜索； S3.3当搜索到栅格单元一的值为固定值PATH， 停止该方向的搜索， 直至所述拓展区域 ROI内所有的栅格单 元一均被填入固定值PATH， 得到初步区域ROI1； S3.4获取拓展区域ROI的原始点云数据， 对所述原始点云数据进行分割， 将分割后获取 的非地面点云数据栅格化， 得到非地 面点云数据的栅格单 元二的值 为固定值OBSTACLE， S3.5将非地面点云数据的栅格单元二 投影到所述初步区域ROI1， 得到感兴趣区域ROI2， 其中， 感兴趣区域ROI2中与所述栅格单元二投影重叠的栅格单元三的值增加固定值 OBSTACLE 。 2.根据权利要求1所述的井下机车感兴趣区域划分方法， 其特征在于， 所述轨道坐标系 的建立方法如下： S1.1在井下轨道沿线预设多个定位信标， 获取与所述定位信标相对应的井下轨道的道 路曲率以及机车相对于井下轨道的路段起 点的位移偏移量； S1.2对所述机车的位移偏移量进行修正， 获得修正量， 以修正量为横坐标， 以道路曲率 为纵坐标， 以井下轨道的路段起 点为原点建立轨道坐标系。 3.根据权利要求2所述的井下机车感兴趣区域划分方法， 其特征在于， 所述修正位移偏 移量的计算方法包括以下步骤： 获取所述机车的位移偏移量P0与激光雷达坐标中心的纵向偏差 Δy和横向偏差 Δx； 计算修正位移偏移量Poffset： 4.根据权利要求1所述的井下机车感兴趣区域划分方法， 其特征在于， 所述拓展区域 ROI的搜索方法包括深度优先搜索算法。 5.一种定位信标的坐标转化方法， 其特征在于， 其采用如权利要求1 ‑4中任意一项所述 的井下机车感兴趣区域划分方法， 所述定位信标的坐标转 化方法包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115273007 A 2将所述位点记为C， 获取C在轨道坐标系下的坐标(Poffset1， k1)， 以及C相邻两个定位信标 Ci‑1和Ci在轨道坐 标系下的坐 标， 其中， Ci‑1的坐标为(offseti‑1， ki‑1)， Ci的坐标为(offseti， ki)； 计算C与Ci之间的弧长 Δl1： Δl1＝offseti‑Poffset1； 根据Ci‑1的道路曲率 ki‑1计算所述Δl1的圆心角 θ1： θ1＝Δl1×ki‑1； 将Ci在轨道坐标系下的坐标(offseti， ki)转化成激光雷达坐标(xi， yi)， 其中， 6.一种井下机车障碍物提取 方法， 所述井下机车障碍物提取 方法包括以下步骤： S100.以所述机 车的位点为原点， 根据一个 预设的路径对感兴趣区域ROI2的栅格单元进 行障碍物搜索； S200.判断搜索到的栅格单 元三是否存在障碍物， 判定后沿一个预设的路径继续搜索； S300.当搜索到一个预设的搜索路径的终点时， 返回所述原点重新搜索， 将判定具有障 碍物的栅格单 元三聚类， 得到障碍物列表； 其特征在于， 在进行对感兴趣区域ROI2的进行障碍物搜索前， 需要对感兴趣区域ROI2进行划分， 所述 划分方法采用如权利要求1 ‑4中任意一项所述的井下机车感兴趣区域划分方法。 7.根据权利要求6所述的井下机车障碍物提取方法， 其特征在于， 所述栅格单元三的障 碍物判断方法如下： S201.判断所述 栅格单元三的值是否为固定值PATH+OBSTACLE； S202.是则判定栅格单 元三存在障碍物， 且此障碍物存在侵限行为； S203.否则判定栅格单 元三不存在侵限障碍物。 8.根据权利要求6所述的井下机车障碍物提取方法， 其特征在于， 根据 所述机车在井下 轨道的位置获取 所述位点以及其前 方多个定位信标的激光雷达坐标。 9.根据权利要求8所述的井下机车障碍物提取方法， 其特征在于， 所述机车的位置获取 方法包括以下步骤： 以机车的激光雷达为探测点， 控制所述探测点发送一个初始探测信号给所有的定位信 标， 与所述机车相邻的定位信标作为反馈点接 收所述初始探测信号， 并发送一个截止数据 信号给所述探测点， 所述探测点接收所述截止数据信号； 将所述探测点发送初始探测信号和接收截止数据信号的时间以及所述反馈点接收初 始信号和发送截止数据信号的时间通过TOF函数 得到飞行时间误差t 2； 控制所述探测点发送一个再探测信号给 所述反馈点； 根据所述探测点发送再探测信号的时间和所述反馈点接收再探测信号的时间对飞行 误差时间t 2进行调整， 得到误差实际时间， 所述 误差实际时间的获取 方法如下： (1)采集所述探测点发送所述再探测信号的时间a3、 所述反馈点接收所述再探测信号 的时间b3； (2)将所述探测点发送所述再探测信号的时间a3和所述探测点接收所述截止数据信号 的时间a2进行差值计算得到 探测点的反馈时间replyA； (3)通过探测点的反馈 时间replyA对飞行误差 时间t2进行调整， 得到误差实际时间t4：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115273007 A 3