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基于多对点云匹配的三维激光雷达外参数标定

激光与光电子学进展 2018年第2期55卷 449-456页

作者：韩栋斌徐友春王任栋齐尧李华中国人民解放军军事交通学院研究生管理大队天津300161 中国人民解放军军事交通学院军用车辆系天津300161

针对无人车三维激光雷达与全球定位系统/惯性导航系统组合导航系统安装位置关系难以准确测量及相对转角无法直接测量的问题,提出一种基于多对点云同时匹配迭代生成外参数的方法。首先选择车辆直线往返行驶中位置相近、方向相反的激光雷... 详细信息

针对无人车三维激光雷达与全球定位系统/惯性导航系统组合导航系统安装位置关系难以准确测量及相对转角无法直接测量的问题,提出一种基于多对点云同时匹配迭代生成外参数的方法。首先选择车辆直线往返行驶中位置相近、方向相反的激光雷达点云对进行匹配;然后设定参数区域中心、初始步长及步数,遍历参数组合,寻找目标函数最小时的外参数组合并更新为最优迭代区域中心;最后不断缩减步长,直到得到满足精度要求的最优外参数。实验采集了两段环境不同的数据,分别采用较优和较差的参数初始迭代中心以及不同步数进行标定。结果表明,所提方法用时短,对于非理想参数初值也能够得到较好的标定结果,而且标定方法简单,无需专门的标定物即可达到需求的标定精度。

关键词：遥感三维激光雷达点云匹配区域迭代外参数标定

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基于三维激光雷达的掘进机位姿检测方法

煤矿机械 2021年第11期42卷 187-189页

作者：周明星上海创力集团股份有限公司上海201706

为实现煤矿掘进自动化,根据煤矿巷道掘进现状,提出了一种基于三维激光雷达的掘进机动态空间位姿检测方法。在巷道迎头断面建立巷道坐标系,在机器截割回转中心建立机器坐标系,通过布置于机身不同位置的3台三维激光雷达测定巷道轮廓,采用... 详细信息

为实现煤矿掘进自动化,根据煤矿巷道掘进现状,提出了一种基于三维激光雷达的掘进机动态空间位姿检测方法。在巷道迎头断面建立巷道坐标系,在机器截割回转中心建立机器坐标系,通过布置于机身不同位置的3台三维激光雷达测定巷道轮廓,采用PCL点云库算法处理雷达点云数据,实现机器回转中心在巷道坐标系中6自由度位姿检测。

关键词：掘进自动化位姿检测三维激光雷达 PCL库

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基于三维激光雷达的激光SLAM算法研究

基于三维激光雷达的激光SLAM算法研究

中国北斗应用大会暨中国卫星导航与位置服务第十届年会

作者：王宇杰郭杭余敏曾翔陈鑫石良朱晨南昌大学江西师范大学

由于激光雷达传感器具有不受光线影响、测量精度高等显著优点,激光SLAM技术可以解决在室内环境下难以定位的情况,而且还被广泛应用于室外场景定位,如无人机、自动驾驶等。为了深入研究基于三维激光雷达的LOAM和AOAM算法,本文在KITTI数... 详细信息

由于激光雷达传感器具有不受光线影响、测量精度高等显著优点,激光SLAM技术可以解决在室内环境下难以定位的情况,而且还被广泛应用于室外场景定位,如无人机、自动驾驶等。为了深入研究基于三维激光雷达的LOAM和AOAM算法,本文在KITTI数据集的基础上分别运行LOAM、LOAM与IMU融合和AOAM算法,选取KITTI数据集中的07序列作为实验数据,分析和对比LOAM、LOAM与IMU融合和AOAM算法的位姿估计结果,分析和总结这三种算法的性能。

关键词：三维激光雷达 LOAM与IMU融合 KITTI数据集

来源： cnki会议评论

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基于局部凸性的三维激光雷达点云分割算法

现代信息科技 2019年第21期3卷 165-166,169页

作者：张心睿潘新福长安大学信息工程学院陕西西安710064 中汽中心盐城汽车试验场有限公司江苏盐城224100

本文针对城市场景下的三维激光雷达点云分割问题,提出了一种基于局部凸性的点云分割方法。针对每个三维雷达点,利用其局部邻域点来计算其凸性值,如果超出给定阈值,则将该点标记为障碍物点,否则标记为地面点。利用城市环境下采集三维激... 详细信息

本文针对城市场景下的三维激光雷达点云分割问题,提出了一种基于局部凸性的点云分割方法。针对每个三维雷达点,利用其局部邻域点来计算其凸性值,如果超出给定阈值,则将该点标记为障碍物点,否则标记为地面点。利用城市环境下采集三维激光雷达点云数据进行实验分析,结果表明,该方法在城市场景中点云分割表现良好,具有较高的实时性。

关键词：三维激光雷达点云分割局部凸性城市场景

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三维激光雷达在输电线路机巡中的应用

科技成果纵横 2020年第5期29卷 95-95页

作者：熊舟南方电网超高压输电公司检修试验中心广东省广州市510700

随着社会的发展,我国的各行各业的发展也有了一定的发展。输电线路三维设计作为当前的研究热点,其三维地理场景的建立至关重要。无人机激光雷达作为近年来测绘领域最为高效的数据采集手段,可同时获取工程区域的影像信息和高密度高精度... 详细信息

随着社会的发展,我国的各行各业的发展也有了一定的发展。输电线路三维设计作为当前的研究热点,其三维地理场景的建立至关重要。无人机激光雷达作为近年来测绘领域最为高效的数据采集手段,可同时获取工程区域的影像信息和高密度高精度的激光点云数据,通过对影像和激光点云数据处理,分别生成含有丰富纹理信息的正射影像和高精度的数字高程模型,两者结合生成高精度三维地理场景,从而为输电线路三维数据提供基础数据。

关键词：三维激光雷达输电线路机巡应用

考虑路侧激光雷达摆动的背景建模及动态更新方法

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汽车技术 2022年第8期 54-62页

作者：万凌峰孙朋朋赵祥模文舜智长安大学西安710061 浙江数智交院科技股份有限公司杭州310013

针对路侧激光雷达摆动和背景动态变化导致背景提取困难的问题,提出了一种考虑路侧激光雷达摆动的背景建模及动态更新方法。根据点云纵坐标构建点云高度矩阵并进行时域中值滤波构建背景模型,计算目标点云与背景模型的高度差,提出一种动... 详细信息

针对路侧激光雷达摆动和背景动态变化导致背景提取困难的问题,提出了一种考虑路侧激光雷达摆动的背景建模及动态更新方法。根据点云纵坐标构建点云高度矩阵并进行时域中值滤波构建背景模型,计算目标点云与背景模型的高度差,提出一种动态阈值选取策略实现对背景点云的滤除。此外,基于点云高度矩阵帧差实现背景模型的更新。对比试验结果表明,所提出的方法背景点滤除率保持在98%以上,目标点提取率保持在93%以上,所提出的方法相比于现有的方法具有更高的准确率和稳定性,单帧点云的处理时间约为32 ms,可满足智能交通系统的实时性需求。

关键词：背景建模点云处理三维激光雷达智能交通系统

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海上激光雷达强度-空间联合滤波方法

中国激光 2023年第19期50卷 172-180页

作者：李正宇王鸿东魏圣哲楼建坤上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋智能装备与系统教育部重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200240

针对水面无人艇(USV)近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题,结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息,提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分;接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变... 详细信息

针对水面无人艇(USV)近距离海上实时目标检测时受海杂波影响严重的问题,结合海杂波空间分布特征和点云回波强度信息,提出了一种强度-空间联合过滤方法。该方法首先将点云按照距离做区域划分;接着对不同区域根据激光回波强度随距离的变化关系设置初始阈值,过滤原始点云低强度海杂波;然后对剩余的点云采取离群点滤波算法,过滤稀疏高强度海杂波,得到目标点云;最后提取离群点滤波中的空间离群点强度特征,对强度阈值滤波参数进行自适应修正。滤波方法在实船上进行了测试,实验结果表明相比于现有的全局激光回波强度阈值过滤方法,所提算法在性能上有明显提升,应用于聚类算法后其虚警率和漏警率分别平均降低了4.34%和10.47%,可以为无人艇航行避碰提供有力支撑。

关键词：遥感三维激光雷达水面无人艇海杂波离群点点云强度

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激光雷达强度数据计算模型及应用的研究

激光雷达强度数据计算模型及应用的研究

作者：张正贤北京交通大学

学位级别：硕士

自21世纪以来,自动驾驶技术得到迅速的发展。其中,三维扫描激光雷达作为主动探测式传感器,因其抗干扰能力强、测距精度高、获得信息量实时丰富等优点被广泛应用于无人系统中作为环境感知传感器。目前,基于点云三维坐标信息的障碍物检测... 详细信息

自21世纪以来,自动驾驶技术得到迅速的发展。其中,三维扫描激光雷达作为主动探测式传感器,因其抗干扰能力强、测距精度高、获得信息量实时丰富等优点被广泛应用于无人系统中作为环境感知传感器。目前,基于点云三维坐标信息的障碍物检测、目标识别以及目标跟踪等是自动驾驶领域研究的热点方向。强度数据作为激光雷达回波数据的第四维信息,与激光束的回波光功率密切相关,在研究与工程实际中具有重要的应用价值。本论文主要根据激光雷达系统中激光的传输、反射和信号转换等机理,对三维激光雷达强度数据的计算模型展开研究,并将激光雷达强度数据用于大气衰减系数的反演与交通标线检测。论文完成了以下主要工作。一、本文从激光大气传输衰减与目标反射特性理论出发,介绍了“发射-大气-目标反射-大气-接收-信号处理与转换”激光传输探测过程,推导了朗伯反射模型下点目标与扩展目标的激光雷达回波光功率计算公式。引入函数h来代表雷达对接收信号的后续处理与转换的全部过程,给出了几种可能的回波光功率与强度值转换模式。二、利用控制变量的思想设计了两种实验方案,分别研究目标强度值与角度和距离的变化关系。结合点云数据处理及实验数据分析,我们确立了雷达对接收信号的处理与转换模式,同时对距离因子按照实际情况进行修正,建立了三维激光雷达Horn-RT关于漫反射扩展目标物体的强度值计算模型。三、本文提出了基于强度值计算模型的两种强度校正方法,校正后的强度数据可分别用于大气衰减系数反演与目标分类中的应用研究。结合激光雷达或移动目标反演模型参数,计算不同天气能见度下的大气衰减系数。针对路面交通标线相对路面其他点具有密度集中和较高反射率的特性,利用强度数据实现了交通标线的提取检测。图57幅,表7个,参考文献52篇。

关键词：三维激光雷达强度数据强度校正大气衰减系数交通标线检测

基于激光雷达和RTK的葡萄园自主导航平台的研究与设计

同方学位论文库评论

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基于激光雷达和RTK的葡萄园自主导航平台的研究与设计

作者：耿丽杰山东理工大学

学位级别：硕士

伴随农业从业人员的不断流失以及用工成本的日益增长,农业生产面临着极大挑战,尤其是作业环节多、劳动力密集的果园种植业。据不完全统计,果园生产过程中人工支出占到果园生产总支出的60%以上,成为制约我国果园产业发展的重要因素。果... 详细信息

伴随农业从业人员的不断流失以及用工成本的日益增长,农业生产面临着极大挑战,尤其是作业环节多、劳动力密集的果园种植业。据不完全统计,果园生产过程中人工支出占到果园生产总支出的60%以上,成为制约我国果园产业发展的重要因素。果园的除草、施肥、喷药、修剪、采摘运输等生产环节存在设备简单、自动化智能化程度低、工作繁重和生产成本高等问题。为了解决以上问题,研究适合我国果园现状的智能化作业机械理论,研发相应的果园智能化作业机械迫在眉睫。但是,在密植果园环境中,由于树木遮挡,造成了卫星定位信号波的折射、衍射及反射等,形成多路径效应,进而导致以全球定位卫星系统（Global Navigation Satellite System GNSS）为核心的绝对定位方法精度较差甚至无法使用的问题,致使果园机器人发展缓慢。如何在GNSS信号缺失的密植果园环境中,实现机器人导航路径提取、机器人相对位置的定位,成为影响果园机器人行业发展的科学问题之一。本文针对农业机器人在密植果园中因GNSS信号反射、折射等现象造成的绝对位置错误或偏差大,而导致的自主导航作业不稳定、不连贯等瓶颈问题,采用3D激光雷达（3D-Li DAR）与RTK组合定位相融合的方法,结合SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）建图、果园树行辅助定位等算法,设计并实现了适用于标准化种植果园的自主导航平台。本论文主要研究内容主要包括:（1）设计制作一台葡萄园自主导航移动平台。该平台包一台括履带式差速底盘,以及基于英伟达人工智能处理器（Nvidia Jetson NANO）的自主导航系统,该系统主要包括英伟达人工智能处理器1台,GNSS-RTK接收机1套,三维激光雷达1部。其中英伟达人工智能处理器用于运行Ubuntu18.04操作系统以及Robot Operating System（ROS）机器人操作系统。GNSS-RTK接收机,用于接收多模卫星信号,输出移动平台的大地坐标系WGS-84绝对位置。三维激光雷达,获取果园环境三维点云数据,用于SLAM建图及果园树行的有效提取,实现辅助导航。（2）果园环境地图构建与三维激光雷达环境感知相融合的导航定位算法。该算法包含构建果园三维点云地图;基于Kalman Filter（KF）的GNSS-RTK接收机绝对位置与三维点云感知的相对定位数据融合;基于三维激光雷达点云目标检测的葡萄树行感知与识别算法,能够实现在线目标检测与聚类分割,物体提取与感知表达;基于RANdom SAmple Consensus（RANSAC）与LSM的果树树行提取与检测、地头识别与检测的算法,能够拟合树行直线、转向曲线,并结合滤波算法构建导航基准线方程。（3）自主导航平台路径规划与轨迹跟踪算法。基于ROS机器人操作系统及开发的自主导航系统,进行初始化定位、任务解析,生成全局路径及局部路径。使用Stanly控制算法进行路径跟踪,获取自主导航作业路径横向偏差及纵向偏差,进一步优化导航路径。（4）果园自主导航平台试验验证。主要包括GNSS-RTK绝对位置定位试验验证;葡萄园内树行直线拟合与地头转向曲线拟合试验;物体检测试验以及感知地图生成试验;最后进行了树行直线拟合与航线跟随集成试验。试验结果表明,本文所设计实现的适用于果园环境的自主导航平台,可实现横向偏差10cm以内的自主导航作业精度。

关键词： GNSS-RTK 三维激光雷达履带底盘果园机器人自主导航