激光雷達(dá)成像原理

激光雷達(dá)是一種綜合的光探測(cè)與測(cè)量系統(tǒng)，通過發(fā)射接受激光束，分析激光遇到目標(biāo)對(duì)象后的折返時(shí)間，計(jì)算出目標(biāo)對(duì)象與車的相對(duì)距離。目前常見的有16線、32線、64線激光雷達(dá)。激光雷達(dá)線束越多，測(cè)量精度越高，安全性越高。

多束激光線同時(shí)發(fā)射，并配合激光雷達(dá)的旋轉(zhuǎn)便得到了如上圖所示的激光雷達(dá)點(diǎn)云。其中激光雷達(dá)的線束決定了傳感器的垂直視角以及垂直方向的分辨率，如下圖所示為禾賽64線激光雷達(dá)，其垂直方向較多有64根線，且視場(chǎng)范圍為：-25°~ 15°。伴隨科學(xué)技術(shù)及礦產(chǎn)行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的自動(dòng)化進(jìn)程，激光雷達(dá)被更廣泛應(yīng)用于礦料測(cè)量、礦料運(yùn)輸、礦車避障等方面。旋轉(zhuǎn)速度決定了水平方向點(diǎn)云角分辨率，如：激光雷達(dá)掃描頻率為10Hz，水平角分辨率為0.2°，那么掃描的點(diǎn)數(shù)為360°/0.2°=1800點(diǎn)；若掃描頻率提高到20Hz，此時(shí)角分辨率為0.4°，掃描點(diǎn)數(shù)也就減半，同樣目標(biāo)上的點(diǎn)云會(huì)更稀疏。

激光雷達(dá)的點(diǎn)云特征表達(dá)

激光雷達(dá)的稀疏點(diǎn)云成像與稠密像素點(diǎn)的圖像成像不同，點(diǎn)云都是連續(xù)的，圖像是離散的；圖像可以直接作為cnn網(wǎng)絡(luò)的輸入，而稀疏點(diǎn)云則需要做一些預(yù)處理。點(diǎn)云可以反應(yīng)真實(shí)世界目標(biāo)的形狀、姿態(tài)信息，但是缺少紋理信息；圖像是對(duì)真實(shí)世界的目標(biāo)離散化后的表達(dá)，缺少目標(biāo)的真實(shí)尺寸；圖像可以直接作為cnn網(wǎng)絡(luò)的輸入，而稀疏點(diǎn)云則需要做一些預(yù)處理。

因此，為了完成3D目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)，需要對(duì)稀疏點(diǎn)云做特征表達(dá)，這里介紹3種方式：1）離散化后，手動(dòng)（hand-crafted）提取特征，或者利用深度學(xué)習(xí)模型提取特征；2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)特征（point-wise feature）提?。?）特征融合。

激光雷達(dá)在礦產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用

激光雷達(dá)以其精準(zhǔn)的測(cè)繪技術(shù)為礦產(chǎn)行業(yè)所熟知。因此，為了完成3D目標(biāo)檢測(cè)任務(wù)，需要對(duì)稀疏點(diǎn)云做特征表達(dá)，這里介紹3種方式：1）離散化后，手動(dòng)（hand-crafted）提取特征，或者利用深度學(xué)習(xí)模型提取特征。伴隨科學(xué)技術(shù)及礦產(chǎn)行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的自動(dòng)化進(jìn)程，激光雷達(dá)被更廣泛應(yīng)用于礦料測(cè)量、礦料運(yùn)輸、礦車避障等方面。同時(shí)，也有越來越多的安全解決方案商將激光雷達(dá)當(dāng)作視覺傳感器與報(bào)警系統(tǒng)結(jié)合起來，在節(jié)省成本的同時(shí)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)過程中的安全程度。

在礦區(qū)環(huán)境下工作，對(duì)相應(yīng)的傳感器產(chǎn)品要求嚴(yán)苛：高的防護(hù)等級(jí)、抗干擾和串?dāng)_、抗強(qiáng)震動(dòng)、工作溫度范圍廣、功耗低等。其中激光雷達(dá)的線束決定了傳感器的垂直視角以及垂直方向的分辨率，如下圖所示為禾賽64線激光雷達(dá)，其垂直方向較多有64根線，且視場(chǎng)范圍為：-25°~ 15°。北醒激光雷達(dá)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初，就考慮到工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用需求：升級(jí)產(chǎn)品至IP67防護(hù)等級(jí)，出廠抗震測(cè)試，一系列溫度建模測(cè)試增強(qiáng)產(chǎn)品穩(wěn)定性。通過下列三個(gè)經(jīng)典案例，可以更好的了解北醒激光雷達(dá)在礦產(chǎn)行業(yè)應(yīng)用。