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三维激光雷达在无人车环境感知中的应用研究 被引量:42
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作者 张银 任国全 +1 位作者 程子阳 孔国杰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第13期1-11,共11页
环境感知是无人驾驶的核心技术之一,而利用三维激光雷达进行障碍物检测一直是国内外的研究热点。本文首先按照传感器的种类介绍了无人车障碍物检测方法的分类,然后介绍了基于三维激光雷达进行障碍物检测的基本原理,之后详细分析了基于... 环境感知是无人驾驶的核心技术之一,而利用三维激光雷达进行障碍物检测一直是国内外的研究热点。本文首先按照传感器的种类介绍了无人车障碍物检测方法的分类,然后介绍了基于三维激光雷达进行障碍物检测的基本原理,之后详细分析了基于三维激光雷达进行障碍物检测的传统方法。其中深度学习是二维图像目标检测及分类的重要方法,在介绍三维激光雷达点云特点的同时分析了点云深度学习的挑战,最后详细分析了三维点云深度学习在障碍物检测方面的研究现状以及发展趋势,并且介绍了自动驾驶领域的KITTI数据集和ApolloScape数据集。 展开更多
关键词 遥感 无人驾驶 三维激光雷达 障碍物检测 栅格网络 深度学习
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基于三维激光雷达的无人船障碍物自适应栅格表达方法 被引量:16
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作者 刘德庆 张杰 金久才 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期265-270,共6页
针对无人船(USV)海上近距离实时性避碰检测的需求,提出一种基于三维激光雷达的USV障碍物自适应栅格表达方法。根据USV周边环境障碍物的激光雷达点云分布,建立障碍物密集度和障碍物表达时间与栅格地图分辨率之间的函数关系,自适应确定适... 针对无人船(USV)海上近距离实时性避碰检测的需求,提出一种基于三维激光雷达的USV障碍物自适应栅格表达方法。根据USV周边环境障碍物的激光雷达点云分布,建立障碍物密集度和障碍物表达时间与栅格地图分辨率之间的函数关系,自适应确定适中的地图分辨率,构建栅格地图;对三维激光雷达点云数据进行降维处理,将三维激光雷达点云投影到栅格地图,减小数据量,提高障碍物检测效率。利用三维激光雷达开展方法验证性实验,获取了三种不同障碍物场景的激光雷达点云数据。处理结果显示:环境中障碍物数量越多,获得的期望栅格地图分辨率越高,障碍物表达更精细;反之,障碍物数量越少,获得的期望栅格地图分辨率越低,障碍物表达更快速,可实现障碍物自适应栅格表达。所建立的方法可为后续USV局部避碰路径规划研究提供支撑。 展开更多
关键词 遥感 三维激光雷达 无人船 障碍物表达 栅格地图 自适应分辨率
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基于多对点云匹配的三维激光雷达外参数标定 被引量:14
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作者 韩栋斌 徐友春 +2 位作者 王任栋 齐尧 李华 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第2期449-456,共8页
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... 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。 展开更多
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障碍物及可通行区域实时检测 被引量:12
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作者 蒋剑飞 李其仲 +1 位作者 黄妙华 龚杰 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第24期241-250,共10页
针对交通环境中障碍物及可通行区域检测的问题,利用改进欧氏聚类算法进行实时障碍物检测,提出一种相邻点云间距算法以实时提取道路可通行区域。对点云数据进行预处理,再通过地面坡度分离算法进行地面与非地面点云分离;根据不同的聚类距... 针对交通环境中障碍物及可通行区域检测的问题,利用改进欧氏聚类算法进行实时障碍物检测,提出一种相邻点云间距算法以实时提取道路可通行区域。对点云数据进行预处理,再通过地面坡度分离算法进行地面与非地面点云分离;根据不同的聚类距离阈值对非地面点云进行障碍物聚类检测,使用长方体框标记区分;将每个地面激光束固有的相邻点云间距与实际相邻两点间距离进行对比,结合相邻点角度差以及点云聚类,实现可通行区域的提取;融合障碍物检测和可通行区域提取结果,对可通行区域的通过性进行合并检测。多路况实车实验表明,本文算法能准确检测出障碍物及道路的可通行区域,检测平均准确率为94.13%,平均耗时为69ms,满足智能车实时性的要求。 展开更多
关键词 遥感 三维激光雷达 障碍物检测 改进欧氏聚类算法 可通行区域 相邻点云间距算法
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基于激光测距及ROS系统的无人机导线跟随方法研究 被引量:10
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作者 张英 廖如超 +3 位作者 廖建东 李国强 袁新星 康泰钟 《电子器件》 CAS 北大核心 2021年第4期935-940,共6页
无人机巡检作业是现在输电线路巡检较为高效、科学的解决方案。针对架空输电线路的特点和人工操作无人机巡检成本高居不下的情况,提出了一种基于ROS系统的无人机全自动导线跟随巡检作业系统。系统利用激光雷达的三维测距特性,飞行过程... 无人机巡检作业是现在输电线路巡检较为高效、科学的解决方案。针对架空输电线路的特点和人工操作无人机巡检成本高居不下的情况,提出了一种基于ROS系统的无人机全自动导线跟随巡检作业系统。系统利用激光雷达的三维测距特性,飞行过程中利用点云信息反馈对无人机姿态进行控制,实现无人机与导线保持安全距离下进行跟随飞行。然后,利用RTK信息建立多塔间的几何关系,计算无人机过塔飞行中所需路程从而实现过塔飞行。实验表明,所提出的方法实现了导线跟随及过塔飞行,满足自动巡检需求,具有较好的可行性和有效性。 展开更多
关键词 三维激光雷达 机器人操作系统 导线跟随 自动巡检
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基于三维激光雷达的步态测量分析系统
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作者 何红力 郭帅 +3 位作者 宋韬 张敬 刘伟 梁雅彦 《工业控制计算机》 2024年第9期85-87,共3页
步态分析可以用于评估和监测人体健康状况,通过对患者步态的定量分析,可指导临床相关疾病的预测与评估,从而制定有效的诊疗康复计划。目前的步态测量系统存在测量精度不高、场地受限、穿戴要求严格、步态参数单一、提取特征困难等问题... 步态分析可以用于评估和监测人体健康状况,通过对患者步态的定量分析,可指导临床相关疾病的预测与评估,从而制定有效的诊疗康复计划。目前的步态测量系统存在测量精度不高、场地受限、穿戴要求严格、步态参数单一、提取特征困难等问题。采用三维激光雷达进行步态参数测量,通过基于距离和阈值判定的数据分类、最小二乘数据拟合为核心的点云数据分析算法处理采集的三维空间数据,从而计算步态参数。首先利用光学运动捕捉系统与激光雷达传感器测量系统对比实验验证传感器的有效性,实验数据表明该测量系统的空间参数平均误差小于5%、时间参数平均误差小于10%,证明具有较高的测量精度;然后收集多名受试者的步态数据,提取步长、步宽、步行周期以及踝关节角度一系列关键步态特征,结果表明此系统可为医师提供异常步态参数进行早期诊断,以便进行后续治疗方案。 展开更多
关键词 三维激光雷达 点云数据 步态测量 踝关节角度
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基于车载激光雷达技术的高速铁路无砟轨道设施调查方法 被引量:5
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作者 寇东华 《铁道建筑》 北大核心 2019年第2期115-119,共5页
我国高速铁路网日益完善,规模越来越大,铁路管理部门对高速铁路设施提出了信息化和精细化管理的要求,需要对既有运行线路道床的轨道板、底座板、扣件等轨道设施进行调查,建立轨道设施信息管理系统。由于运营线路的维修天窗时间短,传统... 我国高速铁路网日益完善,规模越来越大,铁路管理部门对高速铁路设施提出了信息化和精细化管理的要求,需要对既有运行线路道床的轨道板、底座板、扣件等轨道设施进行调查,建立轨道设施信息管理系统。由于运营线路的维修天窗时间短,传统的人工调查方法不适合大范围轨道设施普查,因此提出了基于车载激光雷达成像技术的轨道设施调查方法。该方法利用车载激光雷达系统快速采集轨道现场的三维点云数据,通过专用数据处理软件从三维点云中提取轨道设施信息。实践证明,该方法每1 h可以调查5 km的轨道设施,是传统人工调查效率的20倍以上,几何测量精度达到毫米级,大幅提高了既有线高速铁路轨道基础数据的采集效率。 展开更多
关键词 高速铁路 无砟轨道 移动测量 三维激光 设施调查 雷达成像技术
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海上激光雷达强度-空间联合滤波方法 被引量:1
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作者 李正宇 王鸿东 +1 位作者 魏圣哲 楼建坤 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第19期172-180,共9页
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... 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。 展开更多
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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基于三维激光雷达技术的电力巡线方法研究 被引量:4
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作者 萧振辉 刘余敏 《微型电脑应用》 2020年第12期120-122,共3页
针对传统的电力巡线方法效率低的问题,设计一种基于三维激光雷达技术的电力巡线方法。首先测试三维激光雷达到目标物的距离计算,得到位置信息;然后利用借助K-N树对电力线点云的连通成分分析,获取到电力线激光雷达点云数据,并对三维激光... 针对传统的电力巡线方法效率低的问题,设计一种基于三维激光雷达技术的电力巡线方法。首先测试三维激光雷达到目标物的距离计算,得到位置信息;然后利用借助K-N树对电力线点云的连通成分分析,获取到电力线激光雷达点云数据,并对三维激光雷达进行精度校检,去除三维激光雷达的影响因素;随后,对点云数据处理,生成转换后的激光点云数据;最后,根据转换后的电力线坐标对电路分档,将每一个电力导线的点数据划分到相应的根中,获得准确的电力线路信息,以此完成了基于三维激光雷达技术的电力巡线。实验以采用时耗作为实验对象,对比传统方法与本设计方法的巡线效率,实验对比结果表明,设计的基于三维激光雷达技术的电力巡线方法比传统巡线方法效率高,能够满足电力巡线需求,同时,检测准确率较高。 展开更多
关键词 三维激光雷达 电力 巡线 点云数据 三维坐标系
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基于深度学习算法的三维激光雷达主动成像目标检测
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作者 石瑶 陈美玲 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第12期70-74,共5页
为了提升目标检测效果,设计基于深度学习算法的三维激光雷达主动成像目标检测方法。利用深度学习算法的生成对抗网络,剔除三维激光雷达主动成像过程中的杂波干扰,得到无杂波干扰的目标三维图像;设计生成模型与对抗模型的损失函数,利用... 为了提升目标检测效果,设计基于深度学习算法的三维激光雷达主动成像目标检测方法。利用深度学习算法的生成对抗网络,剔除三维激光雷达主动成像过程中的杂波干扰,得到无杂波干扰的目标三维图像;设计生成模型与对抗模型的损失函数,利用端到端深度神经网络的点云编码层,在无杂波干扰的目标三维图像内,提取目标三维图像特征,并输入目标检测层内;通过目标检测层输出目标检测候选框,利用非极大值结合混合置信度,确定最终目标检测框,完成三维激光雷达主动成像目标检测。实验结果表明:该方法可有效剔除杂波干扰,得到无杂波干扰的目标三维图像;该方法可有效完成三维激光雷达主动成像目标检测,且在不同目标运动模糊长度像素时,该方法目标检测的交并比均高于阈值,说明该方法的目标检测精度较高。 展开更多
关键词 深度学习算法 三维激光雷达 主动成像 目标检测 生成对抗网络 深度神经网络
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基于三维激光雷达的掘进机位姿检测方法 被引量:1
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作者 周明星 《煤矿机械》 2021年第11期187-189,共3页
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... 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。 展开更多
关键词 掘进自动化 位姿检测 三维激光雷达 PCL库
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三维激光雷达系统在输电线路工程验收中的应用 被引量:11
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作者 韩文军 李多 朱承治 《电子设计工程》 2019年第20期18-21,26,共5页
文中通过对我国的电力行业输电线路工程方面的发展状况分析,发现在输电线路工程验收中传统的航空摄影模式与常规作业方式已经不能满足电力输送方面的发展,因此提出了三维激光雷达系统于输电线路工程验收中的应用。在此三维激光雷达系统... 文中通过对我国的电力行业输电线路工程方面的发展状况分析,发现在输电线路工程验收中传统的航空摄影模式与常规作业方式已经不能满足电力输送方面的发展,因此提出了三维激光雷达系统于输电线路工程验收中的应用。在此三维激光雷达系统上,通过对地表目标物体三维坐标数据的测量,通过相应软件进行数据分析与处理便可以生成LiDAR数据影像,并进一步得到数字高程模型与地表物高等数据。通过数据影像可以直观、方便的观察到地面物体的信息,在工程验收中可以对杆塔精细化进行验收工作,对铁塔本体部位进行拍照巡视,通过分析照片查找缺陷。此系统在工程验收应用中大幅节约了探测成本,且使工作强度降低,工程巡视的效率与质量提高。 展开更多
关键词 输电线路 三维激光雷达技术 工程验收 电力巡线
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三维激光雷达技术在电力行业中的应用 被引量:9
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作者 徐祖舰 阳锋 +1 位作者 黄勇 王滋政 《广东输电与变电技术》 2008年第6期4-6,共3页
目前中国输电线路总长度居世界第二,在"十一五"期间将继续加大电网建设力度,以解决电力国家的需要。如何有效地建设和管理,是一个正在面对并急需的问题。激光雷达技术由于具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点... 目前中国输电线路总长度居世界第二,在"十一五"期间将继续加大电网建设力度,以解决电力国家的需要。如何有效地建设和管理,是一个正在面对并急需的问题。激光雷达技术由于具有快速获取高精度激光点云和高分辨率数码影像的优点,无论对新建线路的走向选择设计,还是对已建线路的危险点巡线检查、线路资产管理以及各种专业分析,都带来了传统测绘手段所不具备的应用模式和技术优势。 展开更多
关键词 三维激光雷达 优化选线 电力巡线 资产管理
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基于深度学习的高分辨率三维激光雷达成像目标检测方法
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作者 苗长芬 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第6期233-237,共5页
高分辨率三维激光雷达成像目标检测中受到双目视觉耦合干扰导致检测精度不高,提出基于深度学习的高分辨率三维激光雷达成像目标检测方法。采用视觉传感器与惯性传感器实现对高分辨率三维激光雷达图像采集,通过激光点云特征提取和动态场... 高分辨率三维激光雷达成像目标检测中受到双目视觉耦合干扰导致检测精度不高,提出基于深度学习的高分辨率三维激光雷达成像目标检测方法。采用视觉传感器与惯性传感器实现对高分辨率三维激光雷达图像采集,通过激光点云特征提取和动态场景图像融合的方法实现对高分辨率的三维激光雷达合成,采用补偿滤波方法实现对三维激光雷达成像目标检测过程中的点云畸变矫正处理,通过局部滑动窗口的图特征匹配和深度学习模型,建立激光雷达成像目标检测的深度特征匹配模型,根据特征匹配结果和激光雷达帧图匹配结果,实现对高分辨率三维激光雷达成像目标检测。仿真测试结果表明,采用该方法进行目标检测的激光雷达成像在噪声干扰下,峰值信噪比最低为41 dB,检测精度达到0.96。 展开更多
关键词 深度学习 高分辨率 三维激光雷达成像 目标检测
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无人机载三维激光测绘在农房一体化中的应用 被引量:3
15
作者 吴松 《资源信息与工程》 2021年第2期50-52,共3页
本文以三水瑶族乡的无人机载三维激光测绘为例,介绍了外业数据采集、内业数据处理、精度分析等方面的具体应用情况,结果表明该技术测绘平面精度达到30 cm、高程精度达到10 cm,验证了无人机载三维激光测绘在农村房地一体的不动产登记确... 本文以三水瑶族乡的无人机载三维激光测绘为例,介绍了外业数据采集、内业数据处理、精度分析等方面的具体应用情况,结果表明该技术测绘平面精度达到30 cm、高程精度达到10 cm,验证了无人机载三维激光测绘在农村房地一体的不动产登记确权工作的可行性,并表现出测绘时间短、采集速度快、经济效益好等优点,应用前景良好。 展开更多
关键词 无人三维激光雷达 农房一体化 测绘
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三维成像激光雷达高带宽数据采集与存储系统 被引量:18
16
作者 吕卫 王粟瑶 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第10期251-260,共10页
设计了三维成像激光雷达高带宽数据采集与存储系统。为保证系统存储的实时性,通过PCIE 3.0(peripheral component interface express 3.0)将数据传输到计算机,将回波数据存储到固态硬盘(SSD)大容量盘阵中。针对系统中多片模数转换器(AD... 设计了三维成像激光雷达高带宽数据采集与存储系统。为保证系统存储的实时性,通过PCIE 3.0(peripheral component interface express 3.0)将数据传输到计算机,将回波数据存储到固态硬盘(SSD)大容量盘阵中。针对系统中多片模数转换器(ADCs)采样数据不同步问题,提出了高速信号同步触发电路及现场可编程逻辑门阵列(FPGA)固有路径延迟校准算法。为了精确测量激光雷达内光路触发脉冲与系统时钟之间的延时量,设计了基于多级输入输出延迟(IODELAY)单元的时间数字计数器(TDC)算法,时间分辨率高达52ps。结果表明,系统最大存储带宽为5.12GByte/s,存储容量为24TByte,在数据采集和存储上表现出很强的实时性和同步性,有较高的实用价值。 展开更多
关键词 遥感 三维成像激光雷达 回波信号 高速数据采集 数据存储
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基于移动式三维激光雷达的柑橘冠层结构信息的获取
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作者 黄金其 黄晶晶 +3 位作者 谢景鑫 肖旭 李明 许永伟 《湖南农业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期109-113,共5页
基于移动式三维激光雷达,建立了一种柑橘冠层结构信息(树高、冠幅、分枝角度)的获取方法:1)利用移动式三维激光雷达获取柑橘三维点云数据;2)选定SOR滤波组合(k,α)分别为(100,0.9),(20,1.2),(100,0.9)对冠层残缺叶片点云和叶片边缘点云... 基于移动式三维激光雷达,建立了一种柑橘冠层结构信息(树高、冠幅、分枝角度)的获取方法:1)利用移动式三维激光雷达获取柑橘三维点云数据;2)选定SOR滤波组合(k,α)分别为(100,0.9),(20,1.2),(100,0.9)对冠层残缺叶片点云和叶片边缘点云进行滤波处理;3)利用Mean shift算法求取植株点云中心结合采集点角度,完成点云初始匹准;4)运用ICP算法进行精准拼接并构建完整植株的三维模型,提取柑橘的株高、冠幅和枝干角度信息。验证结果表明,三维模型获取树高、冠幅、枝干角度的相对误差分别小于等于2.5%、小于等于4.5%、小于等于5.5%,判定系数R^(2)大于0.97,均方根误差大于5.1。 展开更多
关键词 柑橘 三维激光雷达 冠层结构信息 ICP算法
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Optical Antenna System Design for 3D Imaging Lidar
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作者 Hua-Jun Yang Xiao-Ping Huang 《Journal of Electronic Science and Technology》 CAS 2011年第1期67-70,共4页
A new aspheric surface pre-collimation lenses system for the optical antenna of three-dimensional (3D) imaging of lidar has been optimally designed and simulated by optical design software CODE-V.Four kinds of asphe... A new aspheric surface pre-collimation lenses system for the optical antenna of three-dimensional (3D) imaging of lidar has been optimally designed and simulated by optical design software CODE-V.Four kinds of aspheric surfaces spherical lenses including the sections of spherical,elliptical,hyperbola,and parabola have been researched.The optical system,including the elliptical cylinder lenses collimation and the optical antenna,can be realized less than 5 rad collimation angle for dot source semiconductor laser beam. 展开更多
关键词 Aspheric surface pre-collimation lenses system optical antenna three-dimensional imaging lidar.
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