雷射雷達點雲的特徵表達

2021-10-04 21:13:39 字數 1180 閱讀 5607

點對點特徵(point-wise feature)提取

特徵融合

雷射雷達是一種綜合的光探測與測量系統,通過發射接受雷射束,分析雷射遇到目標物件後的折返時間,計算出目標物件與車的相對距離。目前常見的有16線、32線、64線雷射雷達。雷射雷達線束越多,測量精度越高,安全性越高。

多束雷射線同時發射,並配合雷射雷達的旋轉便得到了如上圖所示的雷射雷達點雲。禾賽64線雷射雷達,其垂直方向最多有64根線,且視場範圍為:-25°~+15°。旋轉速度決定了水平方向點雲角解析度,如:雷射雷達掃瞄頻率為10hz,水平角解析度為0.2°,那麼掃瞄的點數為360°/0.2°=1800點;若掃瞄頻率提高到20hz,此時角解析度為0.4°,掃瞄點數也就減半,同樣目標上的點雲會更稀疏。

bev圖

bev圖由雷射雷達點雲在xy座標平面離散化後投影得到,其中需要人為規定離散化時的解析度,即點雲空間多大的長方體範圍(δl * δw * δh)對應離散化後的影象的乙個畫素點(或一組特徵向量),如點雲20cm * 20cm * δh的長方體空間,對應離散化後的影象的乙個畫素點。根據長方體空間中點雲點特徵表達方式不同可以分為hand-crafted feature、voxel-feature

voxel-feature

為了使用更多的點資訊,以及使用end-to-end模型提取更好的特徵,提出了voxel表達方式,廣泛應用於second、voxelnet、pointpillar等方法中。voxel的特徵表達主要包括3個步驟:點雲預處理、點特徵表達、voxel特徵表達得到bev圖。基於voxel的特徵表達,極大的緩解了點雲在做bev投影時資訊丟失的問題,提高了整個網路的效果。

camera view圖

在這種離散化方式中,雷射雷達的垂直解析度(線數)和水平解析度(旋轉角解析度)是兩個重要的可以依據的引數,分別對應了離散化後的影象的高和寬,如對於乙個64線,角解析度0.2°,10hz掃瞄頻率的雷射雷達,離散化後的影象大小為64 * 1800 * c。

這種投影方式和影象成像效果很相似,所以稱為camera view,但也同時會引入影象成像的缺點,如遮擋、缺失深度資訊等。

其實,不同的雷射雷達點雲特徵提取方法有各自的優缺點,但聯合在一起使用時,能發揮更好的作用,如在waymo的文章「end-to-end multi-view fusion for 3d object detection in lidar point clouds」中,融合了不同的特徵表達方式,對小目標和遠處目標的檢測效果增益很大。

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