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基于激光雷达的三维目标检测

作　者: 刘清
导　师: 马杰
学　校: 华中科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 激光雷达三维目标检测点云距离门曲面拟合
分类号: TN958.98
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

激光成像雷达是一种具有较高的距离分辨率和角分辨率的新型三维成像传感器。基于激光雷达的三维目标检测在军事上具有广泛的用途,是后续进行三维目标识别的重要前提。本文在此背景下研究了基于激光雷达三维目标检测的方法,主要内容如下:(1)根据激光雷达成像原理,分析了激光雷达仿真过程中地面数据三维坐标以及目标数据三维坐标的求解过程,并仿真得到了三维数据。最后对三维点云数据进行规则格网化的预处理,以便于后面的三维目标检测。(2)提出了基于距离门约束条件下的三维目标检测,,首先用距离门方法检测出目标的边缘,根据边缘信息确定目标所在区域,对该区域用最小二乘法拟合出平面,最后从原始数据中剔除掉拟合的地面数据就获得目标数据,完成目标检测。(3)提出了基于正交多项式曲面拟合的三维目标检测,首先介绍了正交多项式曲面拟合的原理,然后介绍了如何通过曲面拟合进行目标检测,最后分析算法中存在的问题,加入适当约束条件对算法进行改进。(4)对基于距离门约束条件下的三维目标检测方法进行性能评估,设计实验分析距离门阈值大小对检测结果的影响和不同地形场景对检测结果的影响。(5)对基于正交多项式曲面拟合的三维目标检测方法进行性能评估,设计实验分析低高度差阈值、高高度差阈值以及算法改进前后对检测结果的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 三维目标检测与识别概述  8-9
  1.2 激光雷达的发展及特点  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-13
  1.4 论文的内容安排  13-14
2 基于激光雷达的三维目标数据的获取与预处理  14-21
  2.1 激光成像雷达技术  14-15
  2.2 激光成像雷达扫描成像原理  15-18
  2.3 激光雷达三维点云数据的特点  18-19
  2.4 激光雷达三维点云数据预处理  19-20
  2.5 本章小结  20-21
3 基于距离门约束条件下的三维目标检测方法  21-26
  3.1 距离门约束条件下目标边缘检测  21-22
  3.2 最小二乘法目标检测  22-24
  3.3 检测的结果  24-25
  3.4 本章小结  25-26
4 基于正交多项式曲面拟合的三维目标检测方法  26-42
  4.1 基于正交多项式曲面拟合原理  26-29
  4.2 基于曲面拟合的目标检测  29-40
  4.3 曲面拟合算法的改进  40-41
  4.4 本章小结  41-42
5 基于激光雷达三维目标检测实验与分析  42-58
  5.1 三维目标检测的性能指标  42-43
  5.2 基于距离门约束条件下目标检测实验  43-48
  5.3 基于正交多项式曲面拟合目标检测实验  48-54
  5.4 本文中两种算法的对比实验  54-57
  5.5 本章小结  57-58
6 全文总结与展望  58-60
  6.1 全文总结  58
  6.2 进一步研究展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64

基于激光雷达的三维目标检测

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