激光雷达学习笔记（五）圆弧

 

激光雷达学习笔记（五）圆弧

标签： 激光雷达
2013-03-01 23:28 3043人阅读 评论(2) 收藏 举报


 分类：

激光雷达（5） 


版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。

原创博客，转载请注明出处：http://write.blog.csdn.net/postlist

除了直线，在激光雷达获取的数据中，最重要的就是圆弧了，圆弧的位置确定本生没有直线的精度高，

因此不适合用作定位的基准，但是机器人在执行动作时，需要确定圆弧的位置，或则根据圆弧确定目标是

什么或者目标的位置。

圆弧的检测包括圆弧的位置（x,y）和大小r，常用的方法包括Hough变换和最小二乘法拟合。
一般圆弧位置检测的精度比较低，不能作为定位的标准，不过可以确定机器人和目标之间的位置。

1、Hough变换

圆弧检测之前都需要对数据进行分割，将一系列的点分割成不同的区域，然后计算圆弧的位置。Hough变换

不需要知道某区域是否有圆弧，以类似于投票的机制，某参数获得的票数越多，则存在圆弧的可能性越大，

大于某阈值时，则可以认为该处存在圆弧。

x - a = r*cos(theta)

y - b = r*sin(theta)

对于每一个点x y，有无数个点满足上式，即有无数个圆在经过该点的，每个圆对应一组（a,b,r）参数，设立一

个票箱，里面有所有可能的（a,b,r）参数，当某组参数出现一次，就将该票箱中的票数加1，所有的点都扫描之

后，查看票箱，票数最多的点即是圆出现概率最大的情况。此时应该设定一个阈值，如果最多的票数小于该阈值，

则认为不存在圆，否则认为有圆存在。

//这是一个简化的Hough圆算法，假设半径已知的情况，如果想看完整的Hough圆变换，查看另一篇博客：
http://blog.csdn href="http://lib.csdn.net/base/dotnet" target=_blank>.NET/renshengrumenglibing/article/details/7250146

[cpp] view
plain copy

int HoughArc(int X[] , int Y[] , int Cnt ,int r, ArcPara * Arc){  

    vector<iPoint>center;  

    vector<int>VoteCnt;  

    double theta;  

    int a,b;  

    int minA,maxA,minB,maxB;  

    int VotedFlag = 0;  

    double deltaTheta = PI/180;//间隔1度  

    double startAngle = 150.0*PI/180;  

    double endAngle = PI*2 + PI/6;  

    center.clear();  

    VoteCnt.clear();  

    minA = maxA = X[0] - r;  

    minB = maxB = X[0]; //theta = 0  

    //计算a，b的最小和最大值  

    for (int i = 0; i < Cnt;i++)  

    {  

        for (theta = startAngle; theta < endAngle;theta += deltaTheta)  

        {  

            a = (int)(X[i] - r*cos(theta) + 0.5);  

            b = (int)(Y[i] - r*sin(theta) + 0.5);  

            if (a > maxA)  

            {  

                maxA = a;  

            }else if (a < minA)  

            {  

                minA = a;  

            }  

  

            if (b > maxB)  

            {  

                maxB = b;  

            }else if (b < minB)  

            {  

                minB = b;  

            }  

  

        }  

    }  

    //确定a，b的范围之后，即确定了票箱的大小  

    int aScale = maxA - minA + 1;  

    int bScale = maxB - minB + 1;  

  

    int *VoteBox = new int[aScale*bScale];  

    //VoteBox初始化为0  

    for (int i = 0; i < aScale*bScale;i++)  

    {  

        VoteBox[i] = 0;  

    }  

    //开始投票  

    for (int i = 0; i < Cnt;i++)  

    {  

        //printf("%d  ",i);  

        for (theta = startAngle; theta < endAngle;theta += deltaTheta)  

        {  

  

            a = (int)(X[i] - r*cos(theta) + 0.5);  

            b = (int)(Y[i] - r*sin(theta) + 0.5);     

            VoteBox[(b - minB)*aScale + a - minA] = VoteBox[(b - minB)*aScale + a - minA] + 1;  

        }  

    }  

  

    //筛选票箱  

    int VoteMax = 0;  

    int VoteMaxX,VoteMaxY;  

    for (int i = 0; i < bScale ;i++)  

    {  

        for (int j = 0; j < aScale ;j++)  

        {  

            if (VoteBox[i*aScale + j] > VoteMax)  

            {  

                VoteMax = VoteBox[i*aScale + j];  

                VoteMaxY = i;  

                VoteMaxX = j;  

            }  

        }  

    }  

      

    int Count = 0;  

    printf("VoteMax: %d",VoteMax);  

    for (int i = 0; i < bScale ;i++)  

    {  

        for (int j = 0; j < aScale ;j++)  

        {  

            if (VoteBox[i*aScale + j] >= VoteMax)  

            {  

                Count++;  

            }  

        }  

    }  

    printf("   %d \n",Count);  

    //释放内存  

    delete [] VoteBox;  

    if (VoteMax > 3)  

    {  

        Arc->center.x = VoteMaxX + minA;  

        Arc->center.y = VoteMaxY + minB;  

        Arc->r = r;  

        return 1;  

    }else {  

        return 0;  

    }  

    return 1;  

}  



2、最小二乘法拟合

最小二乘法拟合则需要先判定是否是圆弧，是圆弧才能进行拟合，否则拟合的结果肯定是不准的。

但是目前直线的判定可以通过多边形拟合寻角点、拟合后看个点与直线距离等方法来判定，圆弧并没有

很好的判定方法，起码我目前是没有发现的。