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激光雷達成像原理

激光雷達是一種綜合的光探測與測量系統，通過發射接受激光束，分析激光遇到目標對象后的折返時間，計算出目標對象與車的相對距離。目前常見的有16線、32線、64線激光雷達。激光雷達線束越多，測量精度越高，安全性越高。

多束激光線同時發射，并配合激光雷達的旋轉便得到了如上圖所示的激光雷達點云。其中激光雷達的線束決定了傳感器的垂直視角以及垂直方向的分辨率，如下圖所示為禾賽64線激光雷達，其垂直方向較多有64根線，且視場范圍為：-25°~ 15°。伴隨科學技術及礦產行業細分領域的自動化進程，激光雷達被更廣泛應用于礦料測量、礦料運輸、礦車避障等方面。旋轉速度決定了水平方向點云角分辨率，如：激光雷達掃描頻率為10Hz，水平角分辨率為0.2°，那么掃描的點數為360°/0.2°=1800點；若掃描頻率提高到20Hz，此時角分辨率為0.4°，掃描點數也就減半，同樣目標上的點云會更稀疏。

激光雷達的點云特征表達

激光雷達的稀疏點云成像與稠密像素點的圖像成像不同，點云都是連續的，圖像是離散的；圖像可以直接作為cnn網絡的輸入，而稀疏點云則需要做一些預處理。點云可以反應真實世界目標的形狀、姿態信息，但是缺少紋理信息；圖像是對真實世界的目標離散化后的表達，缺少目標的真實尺寸；圖像可以直接作為cnn網絡的輸入，而稀疏點云則需要做一些預處理。

因此，為了完成3D目標檢測任務，需要對稀疏點云做特征表達，這里介紹3種方式：1）離散化后，手動（hand-crafted）提取特征，或者利用深度學習模型提取特征；2）點對點特征（point-wise feature）提取；3）特征融合。

激光雷達在礦產行業的應用

激光雷達以其精準的測繪技術為礦產行業所熟知。因此，為了完成3D目標檢測任務，需要對稀疏點云做特征表達，這里介紹3種方式：1）離散化后，手動（hand-crafted）提取特征，或者利用深度學習模型提取特征。伴隨科學技術及礦產行業細分領域的自動化進程，激光雷達被更廣泛應用于礦料測量、礦料運輸、礦車避障等方面。同時，也有越來越多的安全解決方案商將激光雷達當作視覺傳感器與報警系統結合起來，在節省成本的同時，進一步提高生產過程中的安全程度。

在礦區環境下工作，對相應的傳感器產品要求嚴苛：高的防護等級、抗干擾和串擾、抗強震動、工作溫度范圍廣、功耗低等。其中激光雷達的線束決定了傳感器的垂直視角以及垂直方向的分辨率，如下圖所示為禾賽64線激光雷達，其垂直方向較多有64根線，且視場范圍為：-25°~ 15°。北醒激光雷達在產品設計之初，就考慮到工業領域應用需求：升級產品至IP67防護等級，出廠抗震測試，一系列溫度建模測試增強產品穩定性。通過下列三個經典案例，可以更好的了解北醒激光雷達在礦產行業應用。