用于在激光雷达系统中以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减的方法与流程

本发明涉及一种用于在激光雷达系统中以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减的方法，所述激光雷达系统具有发送单元和接收单元。另外，本发明涉及该方法在激光雷达系统中的应用，用于以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减。

背景技术：

1、de 11 2018 004 878 t5公开一种用于对点云进行压缩和解压缩的系统和方法，所述点云包括多个点，所述点分别包括所属的空间信息和另外的属性信息。该系统可以具有例如编码器，该编码器设立为用于产生经压缩的点云，以便减少与大的点云文件的存储和传输有关的成本和时间。

2、de 11 2020 004 139 t5公开一种用于在自主驾驶领域中创建地图的方法。为了减少系统的带宽需求和存储需求，可以最小化或者压缩地图流中的数据。例如，可以实施激光雷达图层切片(lidar-ebenen-slicing)或者激光雷达点缩减(lidar-punktreduzierung)。

3、de 11 2020 001 131 t5涉及使用光识别技术和距离测量技术的激光雷达系统和所属的方法。在此，可以使用连续细化技术，该连续细化技术可以用于减少数据量。

4、激光雷达系统检测其周围环境，并且对于检测到的对象提供尤其关于仰角和方位角的径向距离。该检测的整体也被称为点云。另外，通常还提供另外的数据，例如用于所述点(反射)的反射率、脉冲能量或者背景光。在具有大的检测范围和高的分辨率的现代激光雷达系统中，1gbit/s的带宽通常不足以在所有情况下传送检测到的所有点。

5、受限的带宽使得需要限制最大数据速率。这通过限制对于每个空间方向所允许的检测来实现。如此，对于每个像素通常仅传输两个或者三个点。该缩减在此对于每个空间方向(像素)进行，并且基于间距标准或者脉冲能量标准以及替代地基于多个标准的组合。这可能根据场景导致明显的信息损失。如此，例如在下雨时或者也在检测植被时，产生非常多的反射，使得数据缩减导致：在该应用情况下重要相关的对象的反射同样不被传输，例如小的、反射差的对象，这些对象可能在点云的传输中缺失。真实的信息内容在此不被考虑用于所述传输。这尤其构成一种技术挑战，尤其是在降水的情况下。

技术实现思路

1、根据本发明，提出一种用于在激光雷达系统中以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减的方法，该激光雷达系统具有发送单元和接收单元，该方法具有下述方法步骤：

2、a)将待压缩的点云的全部的点在相似性方面与所涉及的点云的其他点进行比较；

3、b)在大于在点与该点云中的另外的点的相似性方面的阈值的情况下，不传输所述另外的点；

4、c)对于该点云中的不被传输的点，生成附加信息，所述附加信息使得所涉及的不被传输的点能够重建为被重建的点；

5、d)在充分缩减该点云的数据的情况下，经由带宽受限的信道进行所述点的传输，

6、e)在实现方法步骤d)之后，结束该数据缩减。

7、通过根据本发明所提出的方法，能够在相对于由激光雷达系统记录的点云不具有信息损失的情况下实现数据缩减，使得所有重要相关的对象可以被保留并且不由于数据缩减而消失并且可以被用于后续的感知。

8、在根据本发明所提出的方法的有利构型中，根据方法步骤a)，依次地如此进行点云的数据缩减，使得待压缩的点云的部分相继地被压缩。

9、在根据本发明所提出的方法的有利构型中，为此，可以在时间上相继压缩待压缩的点云的各个列或列片段或者各个行或行片段。

10、在根据本发明所提出的方法中，根据方法步骤a)和/或b)，通过对在点云内的相邻的点的成对比较进行相似性确定。

11、在根据本发明所提出的方法中，通过加工(prozessierung)的顺序可以实现在激光雷达系统的采样区域内的优先排序。

12、在根据本发明所提出的方法的有利变型实施方案中，可以将度量、尤其是间距尺度用于传输具有待压缩的点云的最大信息收益的点。

13、在根据本发明所提出的方法中，可以在确定相似性时，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的径向距离用作用于求取相邻的点的比较标准。

14、在根据本发明所提出的方法中存在如下可能性：根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的径向距离和相邻的点的回波强度用作用于求取相邻的点的比较标准。

15、在根据本发明所提出的方法的另一种变型方案中，可以根据方法步骤a)，考虑相邻的点的回波强度用作用于求取相邻的点的比较标准。

16、在根据本发明所提出的方法的扩展方案中，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的背景强度用作用于求取相邻的点的比较标准。

17、在根据本发明所提出的方法的有利变型方案中，可以根据方法步骤a)和b)，考虑相邻的点的径向距离、相邻的点的回波强度和相邻的点的背景强度用作用于求取相邻的点的比较标准。

18、另外存在如下可能性：根据方法步骤a)和/或b)，将相邻的点的回波强度和相邻的点的背景强度用作用于求取相邻的点的比较标准。

19、最后，本发明涉及该方法在激光雷达系统中的应用，用于以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减。

20、通过根据本发明所提出的解决方案，可以缩减、尤其压缩激光雷达系统接收的点云的数据。在此充分利用如下内容：较大的对象通常产生具有相似特性的多个反射，例如径向间距和脉冲能量。在此优选地，传输具有不同特性的反射，并且在压缩数据时首先将如下反射从数据传输中移除：这些反射具有与点云中的其他反射的最大相似性。因此，在数据缩减时同时考虑实际的信息内容。

21、另外，在根据本发明所提出的方法中，在大幅减少的数据量的情况下，在激光雷达系统的接收方侧对数据进行解码时，可以通过所传送的附加信息再次重建在传输中先前由于受限的带宽而被移除的点，使得能够在激光雷达系统的接收单元上实现非常接近现实的图像。

22、在目前所使用的用于减少数据量的方法中，通常应用优先排序规则。由此导致，例如具有最小的回波强度的回波根据优先排序规则被丢弃。然而，这构成一种系统内在的、对安全性危急的情况，因为尤其是小的、可见性差的对象具有低强度。通过根据本发明所提出的解决方案避免该对安全性危急的缺点。在根据本发明所提出的解决方案中，尤其可以保留场景的小的、重要的细节。

技术特征：

1.用于在激光雷达系统中以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减的方法，所述激光雷达系统具有发送单元和接收单元，所述方法具有下述方法步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)，依次地如此进行所述数据的缩减，使得待压缩的点云(10)的多个部分相继地被压缩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在时间上相继地压缩待压缩的点云(10)的各个列或列片段或者各个行或行片段。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)和/或b)，通过对相邻的点(12)的成对比较进行相似性确定(40)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过加工的顺序来实现在所述激光雷达系统的采样区域内的优先排序。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用度量、尤其是间距尺寸，以便传输待压缩的点云(10)的具有最大信息收益的点(12)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的径向距离用作用于求取相邻的点(12)的比较标准。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的径向距离和相邻的点的回波强度用作用于求取相邻的点(12)的比较标准。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)，考虑相邻的点的回波强度用作用于求取相邻的点(12)的比较标准。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的背景强度用作用于求取相邻的点(12)的比较标准。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的径向距离、相邻的点的回波强度和相邻的点的背景强度用作用于求取相邻的点(12)的比较标准。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据方法步骤a)和/或b)，考虑相邻的点的回波强度和相邻的点的背景强度用作用于求取相邻的点(12)的比较标准。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法的应用，在激光雷达系统中用于以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减。

技术总结
本发明涉及一种用于在激光雷达系统中以具有减少的信息损失的方式进行数据缩减的方法，所述激光雷达系统具有发送单元和接收单元。根据方法步骤a)，将待压缩的点云(10)的全部的点(12)在相似性方面与所涉及的点云(10)的其他点(12)进行比较。根据方法步骤b)，在大于在点(12)与另外的点(12)的相似性方面的阈值的情况下，不传输所述另外的点(12)。根据方法步骤c)，对于所述点云(10)中的不被传输的点(12)，生成附加信息(44)，所述附加信息使得所涉及的不被传输的点(12)能够重建为被重建的点(16)。根据方法步骤d)，在充分缩减所述点云(10)的数据的情况下，经由带宽受限的信道进行所述点(12、16)的传输。根据方法步骤e)，如果实现所述点云(10)的充分的数据缩减，则结束所述数据缩减。

技术研发人员：M·利茨
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14