单目-无扫描3D激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计

针对传统的利用单一视觉传感器难以实现复杂非合作空间操控导航的问题,提出一种基于单目相机与无扫描三维激光雷达融合的非合作目标相对位姿估计方法。首先,设计了基于成像几何关系的单目纹理-非扫描距离图像的快速配准与融合方法;之后,在构建目标同步定位与建图(SLAM)贝叶斯滤波模型基础上,提出一种扩展卡尔曼滤波-无损卡尔曼滤波-粒子滤波联合的滤波估计算法,可实现尺度模糊下相对位姿的快速鲁棒估计;其次,针对估计中的尺度模糊问题,提出基于融合图像的全局尺度系数确定方法,将尺度系数估计问题转化为简单线性滤波问题。基于Open GL生成的2D/3D图像实验表明:所提出的方法具有较优的精度和鲁棒性;相对位置估计误差与尺度估计误差相关,二者近似成线性正比关系。

线性增益调制激光雷达系统参数对测距精度的影响

测距精度是激光雷达系统的重要参数,测距精度影响因素的研究对于提高激光雷达系统性能具有重要价值。增益调制无扫描激光雷达是一种新体制的激光雷达,其测距精度的影响因素不同于传统飞行时间测量的激光雷达系统。从增益调制激光雷达距离表达式出发,推导了增益调制激光雷达各系统参数对于距离精度的影响,综合考虑了ICCD的调制误差、回波强度较低时的光子噪声、探测器噪声、微通道板的增益饱和等因素,给出了测距精度与回波功率的关系曲线。得出增益调制无扫描激光雷达系统存在一个回波强度区间,在该强度区间内,无扫描激光雷达的测距精度是区间外的2倍以上。

半导体激光雷达的外调制器综述

随着无扫描半导体激光雷达技术的突破,要求对数十瓦的大功率连续半导体激光源有更好的调制特性。文中比较各种调制方式,认为LiNbO3体调制方案是实现大功率半导体激光调制的有效途径,但其也有调制电压高、集成化小型化能力差的缺陷。基于外延生长技术半导体集成光电子工艺的发展,生长多量子阱和垂直腔面发射激光面阵成为现实。认为采用电吸收调制器与面发射激光器的集成单元构成二维密集阵列有望获得较高调制质量的大功率激光输出,可实现激光雷达的小型化。

基于权值优化分块自适应灰度-距离Markov随机场的无扫描3D激光雷达距离图像重构

针对无扫描三维(3D)激光雷达距离图像分辨率低、随机噪声大的问题,以高分辨率单目相机作为辅助,提出基于权值优化分块自适应灰度-距离马尔科夫随机场(MRF)的稀疏距离图像重构方法。在构建灰度-距离MRF多层次相关图基础上,采用分块快速插值策略,克服纹理拷贝并提高重构速度;采用简单线性迭代聚类(SLIC)超像素分割边缘惩罚方法,有效保护图像结构细节;采用空域距离核函数和灰度相似核函数双重引导,并针对不同邻域系统自适应调整核函数标准差,保证算法稳健性;针对各邻域系统,采用共轭梯度法实现了全局能量函数快速优化。标准图像数据和真实图像实验表明所提出方法较双线性插值、双边滤波和标准MRF方法具有更优的综合性能,可有效实现无扫描3D激光雷达距离图像重构。