现在在激光雷达数据目标检测中最常用的算法是基于深度学习的算法,其效果与传统学习算法相比要好很多,其中很多算法都采用了与图片目标检测相似的算法框架。
早期的激光点云上的目标检测和图片上的目标检测算法并不一样,图片数据上常见的HOG、LBP和ACF等算法并没有应用到点云数据中。这是因为激光点云数据与图片具有不同的特点,例如图片中存在遮挡和近大远小的问题而点云上则没有这些问题,反过来图片中也并不存在上节中讨论的点云的很多特点。
从2014年开始随着RCNN、Fast RCNN、Faster RCNN、YOLO和SSD等图片目标检测算法的进步,研究者对于检测算法的理解也在不断深入。研究者发现虽然点云数据与图片数据有很多不一样的特点,但是在鸟瞰图中这两种不同的数据在目标检测的框架下具有相通之处,因此基于鸟瞰图的激光点云的目标检测算法几乎都沿用了图片目标检测算法的思路。
2016年PointNet提出了另外的一种算法框架,其提出了一种在三维空间中与点云顺序无关的算子并结合CNN也在目标分割和识别上得到了很好的效果。这个方法为三维点云中的目标检测提供了新的思路,即有可能存在一种比基于鸟瞰图算法通用的三维目标检测方法。
如前文所述激光点云数据有一些无法克服的问题,其中最主要的就是稀疏性。提高雷达的线数是一个解决问题的途径,但是现有高线数雷达的成本过高很难真正落地,并且高线数也无法从根本上解决远距离的稀疏问题。
为了解决这个问题一些研究者提出了激光数据和图片数据相融合的方法,这种方法尤其对小物体和远处的物体有很好的效果。激光点云中目标检测的结果的稳定性也十分重要,传统的检测算法并不特别关注这个问题,其中一个原因是在后续的跟踪和关联算法中可以对检测到的目标的大小、尺寸进行滤波,从而得到稳定的结果。
近几年一些研究者尝试将“稳定算法输出”的任务交给深度神经网络,尝试根据连续的多帧数据对当前帧进行检测,这种方法可以增加算法输出结果的稳定性,减少后续跟踪算法的复杂程度,提高整个系统的鲁棒性。
文章后面主要介绍一些在基于单帧激光数据、图片和激光融合以及基于连续多帧激光数据这三个方面具有代表性的算法,感兴趣的可以戳原文链接。
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