激光与光电子学进展, 2019, 56 (24): 242801, 网络出版: 2019-11-26   

基于三维激光雷达的障碍物及可通行区域实时检测 下载: 1726次

Real-Time Detection of Obstacles and Passable Areas Based on Three-Dimensional Lidar
蒋剑飞 1,2李其仲 1,2黄妙华 1,2,*龚杰 1,2
作者单位
1 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学汽车工程学院, 湖北 武汉 430070
图 & 表

图 1. 激光雷达三维坐标系

Fig. 1. Three-dimensional coordinate system of lidar

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图 2. 点云直通滤波结果图。(a)原始点云;(b)直通滤波后点云

Fig. 2. Through-pass filter results for point clouds. (a) Original point cloud; (b) through-pass filtered point cloud

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图 3. 点云统计滤波结果图

Fig. 3. Statistical filtering result of point clouds

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图 4. 地面与非地面点云分割效果对比图。(a)基于形态学滤波器地面分离算法;(b)地面坡度分离算法

Fig. 4. Comparison of segmentation effects of ground and non-ground point clouds. (a) Ground separation algorithm based on morphological filter; (b) ground slope separation algorithm

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图 5. 障碍物检测对比图。(a)欧氏聚类算法障碍物检测;(b)改进欧氏聚类算法障碍物检测

Fig. 5. Obstacle detection comparison chart. (a) Euclidean clustering algorithm for obstacle detection; (b) improved Euclidean clustering algorithm for obstacle detection

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图 6. 激光束距离示意图。(a)激光束距离侧视图;(b)激光束距离俯视图

Fig. 6. Diagram of laser beam distance. (a) Side view of laser beam distance; (b) top view of laser beam distance

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图 7. 可通行区域检测结果。(a)图3场景地面点云;(b)地面点可通行区域检测

Fig. 7. Detection results of passable areas. (a) Ground point cloud in Fig. 3; (b) detection of ground point passable area

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图 8. 合并检测结果

Fig. 8. Combined detection results

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图 9. 实验平台。(a)正面图;(b)侧面图

Fig. 9. Experimental platform. (a) Front view; (b) side view

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图 10. 上坡路况检测结果。(a)上坡场景;(b)激光雷达原始点云;(c)非地面障碍物检测结果;(d)地面可通行区域检测结果;(e)合并检测结果(1:车,2:人,长方体框:单一障碍物)

Fig. 10. Detection results of uphill road condition. (a) Uphill scene; (b) lidar original point cloud; (c) detection result of non-ground obstacle; (d) detection result of ground passable area; (e) combined detection results (1: car, 2: person, cuboid frame: single obstacle)

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图 11. 下坡路况检测结果。(a)下坡场景;(b)激光雷达原始点云;(c)非地面障碍物检测结果;(d)地面可通行区域检测结果;(e)合并检测结果(1:车,2、3:人,长方体框:单一障碍物)

Fig. 11. Detection results of downhill road condition. (a) Downhill scene; (b) lidar original point cloud; (c) detection result of non-ground obstacle; (d) detection result of ground passable area; (e) combined detection result (1: car, 2,3: person, cuboid frame: single obstacle)

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图 12. 本文算法检测耗时

Fig. 12. Detection time-consuming of the proposed algorithm

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表 1Velodyne VLP-16激光雷达基本参数

Table1. Basic parameters of Velodyne VLP-16 lidar

ParameterValue
Measurement range /m0-100
Range accuracy /cm3
Vertical field of view /(°)-15.0-15.0
Vertical angular resolution /(°)2.0
Horizontal field of view /(°)360
Horizontal angular resolution /(°)0.2
Rotation rate /Hz10
Laser wavelength /nm903

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表 2各激光束对应距离

Table2. Distance corresponding to each laser beam

Laser No.Vertical angle /(°)Le /mΔSe /m
G1-158.0240.028
G2-139.3130.033
G3-1111.0610.038
G4-913.5750.047
G5-717.5100.061

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表 3不同路况的算法平均准确率

Table3. Average accuracy of algorithm for different road conditions%

Experimental road conditionAverage accuracy
Euclidean clustering algorithms+adjacent point cloud spacing algorithmsImproved Euclidean clustering algorithms+adjacent point cloud spacing algorithms
Flat road condition89.5794.76
Uphill road condition87.6393.72
Downhill road condition88.2693.91

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蒋剑飞, 李其仲, 黄妙华, 龚杰. 基于三维激光雷达的障碍物及可通行区域实时检测[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(24): 242801. Jianfei Jiang, Qizhong Li, Miaohua Huang, Jie Gong. Real-Time Detection of Obstacles and Passable Areas Based on Three-Dimensional Lidar[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(24): 242801.

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