激光雷达学习笔记（五）圆弧

谁践踏了优雅 2022-03-28 13:22 321阅读 0赞

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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.net/renshengrumenglibing/article/details/7250146

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;
    }

![1362151982_1317.jpg][]

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。

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