在面向室外的環(huán)境感知技術(shù)中,利用激光雷達收集高精度的三維點云數(shù)據(jù)已成為研究者獲取環(huán)境物體表面空間信息的重要手段。在點云數(shù)據(jù)處理任務中,快速、高效的點云分割及分類技術(shù)是智能機器人、智能駕駛汽車環(huán)境感知功能的重要技術(shù)支撐。然而,激光雷達收集到的三維點云數(shù)據(jù)復雜度高、數(shù)據(jù)量大,并且分布不均勻,這為高效、準確地處理三維點云數(shù)據(jù)帶來了難度,并且由于點云數(shù)據(jù)排列方式與二維圖像中像素的規(guī)則的排列方式不同,這使得卷積神經(jīng)網(wǎng)絡不能直接用來獲取三維點云之間的局部相關(guān)性信息。因此,為了提升Li DAR點云中的物體分割速度及分類的準確性,本文利用車載激光雷達采集大規(guī)模三維點云數(shù)據(jù),完成了以下工作內(nèi)容:1)在無人駕駛汽車車頂安裝32線激光雷達設備,在室外采集無人駕駛汽車周圍環(huán)境的原始三維點云數(shù)據(jù),并對其完成數(shù)據(jù)精簡操作;2)用本文提出的基于圖形處理器加速的連通區(qū)域標記算法完成了對三維點云數(shù)據(jù)的快速、實時的分割,并對該算法進行了CPU-GPU的性能對比,通過對比實驗得出本文所提出的三維物體分割算法可以實現(xiàn)超過30fps（每秒幀）的分割速度,可達到優(yōu)化無人車感知周圍場景的運行效率,提高無人駕駛自主決策的能力。3)在... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

美國Velodyne公司所

第一章緒論3林業(yè)、激光制導、和激光測高等領域都有應用價值。近年來，這項技術(shù)也被用于自動駕駛汽車的控制和導航之中，隨著激光雷達技術(shù)的快速發(fā)展和智慧城市的廣泛需求，逐漸出現(xiàn)了一些生產(chǎn)用于車載掃描周圍環(huán)境獲取三維點云的公司，如美國的Velodyne公司、法國的TopoSys公司、德國IBEO公司和和Sick公司等[4]。其中美國Velodyne公司所生產(chǎn)的Velodyne激光雷達被廣泛應用在自動駕駛車輛上。如圖1-1所示，Velodyne激光雷達具備高性能和高精度的優(yōu)勢，其16線、32線、64線的激光雷達不僅被大多數(shù)自動駕駛生產(chǎn)商使用，如谷歌、百度等參與智能輔助駕駛、無人駕駛研究的企業(yè)，還受到國際高校研究者們的青睞，Velodyne基本已經(jīng)成為自動駕駛汽車激光雷達的黃金標準[5]。2016年8月Velodyne公司旗下激光雷達公司VelodyneLiDAR得到百度與福特公司的共同投資，投資金額達到1.5億美元，三家公司希望通過此全方位次合作可以使得激光雷達價格不再昂貴，從而促進無人駕駛技術(shù)的商業(yè)化進程。2017年11月7日，128線激光雷達(VLS-128)正式被推出,和64線激光雷達相比較，其可探測量的范圍顯著增加，約提高1倍，抗潮抗干燥性能增加。可以捕捉更多大量細節(jié)，如60米內(nèi)可以識別人體手指的動作等，且體積相對于64線激光雷達有所縮小，采集的點云數(shù)據(jù)量是64線激光雷達的4倍，價格基本相同。(a)16線(b)32線(c)64線(d)128線(e)32線激光雷達掃描大規(guī)模三維場景圖1-1美國Velodyne公司所生產(chǎn)的多線激光雷達傳感器LiDAR提供的三維點云為自主系統(tǒng)判定環(huán)境中可能存在的障礙物以及其位

第二章相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)11圖2-1VelodyneHDL-32ELidar線激光雷達設備表2-1VelodyneHDL-32ELidar性能參數(shù)特性HDL32激光線數(shù)32觀測距離80-100m精度±2cm數(shù)據(jù)類型距離/校準發(fā)射率數(shù)據(jù)頻率0.7Mpts/s垂直角度40°（+10.67°~-30.67°）水平角度360°垂直分辨率1.3°輸入電壓9-32功率12wa體積86*145mm重量<2kg2.2三維點云數(shù)據(jù)的獲取及分類三維點云數(shù)據(jù)的獲取是感知場景的基礎環(huán)節(jié)，三維點云是通過掃描設備對其周圍環(huán)境掃描得到的可以獲得三維物體空間信息的數(shù)據(jù)集。點云數(shù)據(jù)是指在一個三維坐標系統(tǒng)中的一組向量的集合，這些向量通常以X,Y,Z三維坐標的形式表示，而且一般主要用來代表一個物體的外表面形狀。除（X,Y,Z）代表的幾何位置信息之外，點云數(shù)據(jù)還可以表示一個點的RGB顏色，灰度值，深度，分割結(jié)果等[40]。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]多路徑激光雷達三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究[D]. 劉建偉.電子科技大學 2018
[2]北京威克露天鐵礦山地質(zhì)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測研究[D]. 賴自力.中國地質(zhì)大學(北京) 2018



本文編號：3453079