一种点云压缩方法和装置与流程

1.本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种点云压缩方法和装置。


背景技术：

2.自动驾驶车辆可以搭载多种传感器以感知周围环境及物体，进而采取前进、等待、绕行避让等不同策略。激光雷达因分辨率高、抗干扰能力强、探测范围广等特点，被广泛应用于自动驾驶领域。
3.激光雷达采集的点云需要被保存，或者提供给车辆的其他模块使用，为了提高传输速度，需要对点云进行压缩。现有方法基于八叉树空间分解对点云进行压缩，在点分布较为分散的情况下，该方法的压缩率较低，如果对点云进行拆分以提高压缩率，那么将导致压缩速度下降。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种点云压缩方法和装置，包括：
5.基于自动驾驶车辆上搭载的雷达，获取点云；
6.根据所述点云中的径向距离，生成第一灰度图像序列；
7.根据所述点云中的方位角，生成第二灰度图像序列；
8.分别对第一灰度图像序列和第二灰度图像序列进行视频编码，得到压缩后的第一视频数据和第二视频数据。
9.第二方面，本发明实施例提供了一种点云解压方法，包括：
10.获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据；
11.分别对所述第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列；
12.根据所述第一灰度图像序列，确定所述点云中的径向距离；
13.根据所述第二灰度图像序列，确定所述点云中的方位角。
14.第三方面，本发明实施例提供了一种点云处理方法，包括：
15.获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据；
16.分别对所述第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列；
17.根据所述第一灰度图像序列，确定所述点云中的径向距离；
18.根据所述第二灰度图像序列，确定所述点云中的方位角；
19.根据所述点云中的径向距离和方位角，以及预先保存在配置文件中的天顶角，将所述点云转换至笛卡尔坐标系下。
20.第四方面，本发明实施例提供了一种点云压缩装置，包括：
21.获取模块，配置为基于自动驾驶车辆上搭载的雷达，获取点云；
22.生成模块，配置为根据所述点云中的径向距离，生成第一灰度图像序列；根据所述
点云中的方位角，生成第二灰度图像序列；
23.压缩模块，配置为分别对第一灰度图像序列和第二灰度图像序列进行视频编码，得到压缩后的第一视频数据和第二视频数据。
24.第五方面，本发明实施例提供了一种点云解压装置，包括：
25.获取模块，配置为获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据；
26.解压模块，配置为分别对所述第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列；
27.确定模块，配置为根据所述第一灰度图像序列，确定所述点云中的径向距离；根据所述第二灰度图像序列，确定所述点云中的方位角。
28.第六方面，本发明实施例提供了一种点云处理装置，包括：
29.获取模块，配置为获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据；
30.解压模块，配置为分别对所述第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列；
31.确定模块，配置为根据所述第一灰度图像序列，确定所述点云中的径向距离；根据所述第二灰度图像序列，确定所述点云中的方位角；
32.转换模块，配置为根据所述点云中的径向距离和方位角，以及预先保存在配置文件中的天顶角，将所述点云转换至笛卡尔坐标系下。
33.第七方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
34.一个或多个处理器；
35.存储装置，用于存储一个或多个程序，
36.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一实施例所述的方法。
37.第八方面，本发明实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的方法。
38.上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：将雷达产生的径向距离和方位角分别转换成灰度图像的形式，由于点云的天顶角可以保存在配置文件中，因此，压缩的数据仅有径向距离和方位角两个维度。在此过程中，无需将雷达产生的点云转换至笛卡尔坐标系下处理，避免转换引起的损耗。通过视频编码，可以在保证压缩率的情况下，提高点云压缩速度。
39.上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
40.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
41.图1是本发明的一个实施例提供的一种点云压缩方法的流程图；
42.图2是本发明的一个实施例提供的一种点云解压方法的流程图；
43.图3是本发明的一个实施例提供的一种点云处理方法的流程图；
44.图4是本发明的一个实施例提供的一种点云压缩装置的示意图；
45.图5是本发明的一个实施例提供的一种点云解压装置的示意图；
46.图6是本发明的一个实施例提供的一种点云处理装置的示意图；
47.图7是适于用来实现本发明实施例的终端设备或服务器的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
48.以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
49.现有方法基于八叉树空间分解对点云进行压缩，该方法遍历点云，以确定树的根节点的空间范围，计算树在指定分辨率下的最大深度。对于每一个点，确定叶子节点的位置，进而构造八叉树。基于一个字节有八位的特征，对于每一个字节进行编码，序列化整棵树。
50.由于叶子节点代表一个点，因此，编码的压缩率完全取决于点云的几何特征，如果树的深度过深，或者点云在空间中十分分散，那么该方法的压缩率较低。如果要提高压缩率，则需要根据几何特征对点云进行拆分，但这会导致压缩速度降低。因此，如何在保证压缩率的情况下提高压缩速度，是当前亟待解决的问题。
51.如图1所示，本发明实施例提供了一种点云压缩方法，包括：
52.步骤101：基于自动驾驶车辆上搭载的雷达，获取点云。
53.对于雷达来说，由于每一条线对应的天顶角是固定的，因此，点云的天顶角被作为标定数据预先被保存在配置文件中。在此情况下，压缩过程只需要对点云的径向距离和方位角这两个维度的数据进行处理。
54.步骤102：根据点云中的径向距离，生成第一灰度图像序列。
55.电机旋转一周，即雷达扫描一次，获得的点云生成一张第一灰度图像和一张第二灰度图像。
56.步骤103：根据点云中的方位角，生成第二灰度图像序列。
57.步骤104：分别对第一灰度图像序列和第二灰度图像序列进行视频编码，得到压缩后的第一视频数据和第二视频数据。
58.自动驾驶车辆在行驶的过程中，雷达两次扫描得到的同一个点的径向距离和方位角的变化较小，因此，本发明实施例将得到的两张连续的第一灰度图像或第二灰度图像作为视频中连续的两帧。
59.视频编码可以基于可以现有方法实现，具体地，可以通过调用第三方提供的硬件压缩接口，对第一灰度图像序列和第二灰度图像序列进行压缩。例如，基于xavier将第一灰度图像序列和第二灰度图像序列压缩成h.265格式。
60.本发明实施例将雷达产生的径向距离和方位角分别转换成灰度图像的形式，由于点云的天顶角可以保存在配置文件中，因此，压缩的数据仅有径向距离和方位角两个维度。在此过程中，无需将雷达产生的点云转换至笛卡尔坐标系下处理，避免转换引起的损耗。通过视频编码，可以在保证压缩率的情况下，提高点云压缩速度。
61.在本发明的一个实施例中，根据点云中的径向距离，生成第一灰度图像序列，包
括：
62.针对每次扫描得到的点云：根据点云中的径向距离，确定第一灰度值，根据第一灰度值，生成第一灰度图像；
63.根据点云中的方位角，生成第二灰度图像序列，包括：
64.针对每次扫描得到的点云：根据点云中的方位角，确定第二灰度值，根据第二灰度值，生成第二灰度图像。
65.具体地，可以将径向距离的值直接作为第一灰度值，将方位角的值直接作为第二灰度值，还可以基于预设的转换规则，将径向距离转换为第一灰度值，将方位角转换为第二灰度值。
66.本发明实施例能够便捷地将径向距离和方位角转换为灰度图像，为后续视频压缩提供便利。本发明实施例直接对雷达采集得到的点云进行处理，无需将点云转换至笛卡尔坐标系下。
67.如图2所示，本发明实施例提供了一种点云解压方法，包括：
68.步骤201：获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据。
69.步骤202：分别对第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列。
70.步骤203：根据第一灰度图像序列，确定点云中的径向距离。
71.步骤204：根据第二灰度图像序列，确定点云中的方位角。
72.点云解压方法与点云压缩方法相对应，如果基于第三方提供的硬件压缩接口对点云进行压缩，那么可以相应的调用硬件解压接口对第一视频数据和第二视频数据进行解压。自动驾驶车辆的其他模块接收到点云压缩后的视频数据后，可以根据压缩方法，对视频数据进行解压，得到点云的径向距离和方位角。
73.在本发明的一个实施例中，根据第一灰度图像序列，确定点云中的径向距离，包括：
74.针对每张第一灰度图像：确定第一灰度图像的第一灰度值，根据第一灰度值，确定点云中的径向距离；
75.根据第二灰度图像序列，确定点云中的方位角，包括：
76.针对每张第二灰度图像：确定第二灰度图像的第二灰度值，根据第二灰度值，确定点云中的方位角。
77.如果压缩过程将径向距离的值直接作为第一灰度值，将方位角的值直接作为第二灰度值，则解压过程将第一灰度值作为径向距离的值，将第二灰度值作为方位角的值。如果压缩过程基于预设的转换规则，将径向距离转换为第一灰度值，将方位角转换为第二灰度值，则解压过程基于转换规则得到径向距离和方位角。转换规则可以为：径向距离的整数部分作为第一灰度值，方位角的整数部分作为第二灰度值。
78.如图3所示，本发明实施例提供了一种点云处理方法，包括：
79.步骤301：获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据。
80.步骤302：分别对第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列。
81.步骤303：根据第一灰度图像序列，确定点云中的径向距离。
82.步骤304：根据第二灰度图像序列，确定点云中的方位角。
83.步骤305：根据点云中的径向距离和方位角，以及预先保存在配置文件中的天顶角，将点云转换至笛卡尔坐标系下。
84.为了便于其他模块使用，本发明实施例在解压得到径向距离和方位角之后，结合预先保存在配置文件中的天顶角，将点云由球坐标转换成笛卡尔坐标。
85.如图4所示，本发明实施例提供了一种点云压缩装置，包括：
86.获取模块401，配置为基于自动驾驶车辆上搭载的雷达，获取点云；
87.生成模块402，配置为根据点云中的径向距离，生成第一灰度图像序列；根据点云中的方位角，生成第二灰度图像序列；
88.压缩模块403，配置为分别对第一灰度图像序列和第二灰度图像序列进行视频编码，得到压缩后的第一视频数据和第二视频数据。
89.如图5所示，本发明实施例提供了一种点云解压装置，包括：
90.获取模块501，配置为获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据；
91.解压模块502，配置为分别对第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列；
92.确定模块503，配置为根据第一灰度图像序列，确定点云中的径向距离；根据第二灰度图像序列，确定点云中的方位角。
93.如图6所示，本发明实施例提供了一种点云处理装置，包括：
94.获取模块601，配置为获取由点云压缩得到的第一视频数据和第二视频数据；
95.解压模块602，配置为分别对第一视频数据和第二视频数据进行视频解码，得到第一灰度图像序列和第二灰度图像序列；
96.确定模块603，配置为根据第一灰度图像序列，确定点云中的径向距离；根据第二灰度图像序列，确定点云中的方位角；
97.转换模块604，配置为根据点云中的径向距离和方位角，以及预先保存在配置文件中的天顶角，将点云转换至笛卡尔坐标系下。
98.本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
99.一个或多个处理器；
100.存储装置，用于存储一个或多个程序，
101.当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上述任一实施例的方法。
102.本发明实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的方法。
103.下面参考图7，其示出了适于用来实现本发明实施例的终端设备的计算机系统700的结构示意图。图7示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
104.如图7所示，计算机系统700包括中央处理单元(cpu)701，其可以根据存储在只读存储器(rom)702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器(ram)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 703中，还存储有系统700操作所需的各种程序和数据。cpu 701、rom 702以及ram 703通过总线704彼此相连。输入/输出(i/o)接口705也连接至总
线704。
105.以下部件连接至i/o接口705：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至i/o接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。
106.特别地，根据本发明公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。在该计算机程序被中央处理单元(cpu)701执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
107.需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——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。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机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。而在本发明中，计算机可读的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，其中承载了计算机可读的程序代码。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。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、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。计算机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、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
108.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
109.描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包
括发送模块、获取模块、确定模块和第一处理模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，发送模块还可以被描述为“向所连接的服务端发送图片获取请求的模块”。
110.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。