阿里巴巴達(dá)摩院宣布，其自研感知算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)低線束LiDAR（激光雷達(dá)）的高線束模擬，間接將LiDAR線束量提升3倍以上，實(shí)現(xiàn)低成本普通激光雷達(dá)替代高成本雷達(dá)。

8月13日消息，阿里巴巴達(dá)摩院宣布，其自研感知算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)低線束LiDAR（激光雷達(dá)）的高線束模擬，間接將LiDAR線束量提升3倍以上，實(shí)現(xiàn)低成本普通激光雷達(dá)替代高成本雷達(dá)，此算法相當(dāng)于用“低像素相機(jī)拍出單反相機(jī)效果”，可大幅降低自動(dòng)駕駛感知部件成本。

在自動(dòng)駕駛實(shí)際落地場(chǎng)景中，往往需要高密度的LiDAR才能滿足感知需求，而64線以上LiDAR 成本居高不下，成為自動(dòng)駕駛大規(guī)模商業(yè)化瓶頸之一。達(dá)摩院自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)室環(huán)境感知算法能結(jié)合攝像頭圖像，對(duì)低線束LiDAR點(diǎn)云進(jìn)行深度補(bǔ)全及語(yǔ)義識(shí)別，實(shí)現(xiàn)更稠密的激光雷達(dá)點(diǎn)云圖3D重建效果，不僅可更精確地讀取障礙物距離及形狀等信息，也可更精準(zhǔn)判斷其類別信息。

上圖為低線束LiDAR原始點(diǎn)云，下圖為經(jīng)達(dá)摩院算法深度補(bǔ)全后的點(diǎn)云，LiDAR線束量提升了3倍以上，且自動(dòng)駕駛車輛更好辨別出了障礙物。

在精度指標(biāo)上，達(dá)摩院采用低線束激光雷達(dá)輸入，實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)采用高線束激光雷達(dá)輸入的平均水平，50米內(nèi)障礙物距離信息讀取平均誤差為25厘米左右，同時(shí)，達(dá)摩院進(jìn)行深度補(bǔ)全任務(wù)時(shí)可達(dá)到100fps（每秒傳輸幀數(shù)）的處理能力。

點(diǎn)云配準(zhǔn)

達(dá)摩院這種方法在研究上被稱作“點(diǎn)云配準(zhǔn)”，就是要把多幅點(diǎn)云合成到一幅點(diǎn)云中。

點(diǎn)云配準(zhǔn)的本質(zhì)是坐標(biāo)變換，將一幅點(diǎn)云配準(zhǔn)到另一幅點(diǎn)云中，就是要將這一幅點(diǎn)云的每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到另一幅點(diǎn)云的坐標(biāo)系下，這個(gè)過(guò)程涉及到坐標(biāo)變換矩陣。點(diǎn)云配準(zhǔn)的過(guò)程實(shí)際上就是求取坐標(biāo)變換矩陣的過(guò)程以及使用變換矩陣計(jì)算新的坐標(biāo)的過(guò)程。常用的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法有：

1、迭代最近點(diǎn)方法（ICP）

從一幅點(diǎn)云中搜索到另外一幅點(diǎn)云中最近點(diǎn)來(lái)確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，容易陷入局部最優(yōu)解，且要求配準(zhǔn)兩幅點(diǎn)云初始位置與真實(shí)位置相差不大，其實(shí)質(zhì)是基于最小二乘法的最優(yōu)匹配方法。主要分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)投影和點(diǎn)對(duì)面的方法。

2、特征點(diǎn)匹配方法

通過(guò)分析被測(cè)物體的局部幾何信息來(lái)尋找特征點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)匹配，但算法特征點(diǎn)包含較少幾何信息，穩(wěn)定性有待提高。可以利用多尺空間尺度不變特征變化（SIFT）來(lái)尋找特征點(diǎn)，這要求被測(cè)物體有紋理信息，基于SIFT算法在空間尋找極值點(diǎn)，并提取其位置、尺度、旋轉(zhuǎn)不變量進(jìn)行特征點(diǎn)匹配。

3、載體運(yùn)動(dòng)參數(shù)方法

通過(guò)激光雷達(dá)的載體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)來(lái)計(jì)算各個(gè)點(diǎn)云的變換矩陣，在無(wú)人駕駛應(yīng)用中，激光雷達(dá)的載體是無(wú)人駕駛車，車的速度、橫擺角速度等參數(shù)是可以通過(guò)傳感器精確測(cè)量的，通過(guò)這些參數(shù)可以計(jì)算出兩個(gè)時(shí)刻激光雷達(dá)的位置及姿態(tài)變化，根據(jù)這個(gè)變化可以得到點(diǎn)云的變換矩陣，從而實(shí)現(xiàn)配準(zhǔn)。

使用點(diǎn)云配準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是可以采用少線束的激光雷達(dá)獲得多線束的激光雷達(dá)的感知效果。但是點(diǎn)云配準(zhǔn)的方法也存在一些缺陷，比如：1、點(diǎn)云使用的是歷史數(shù)據(jù)，所以歷史點(diǎn)云中的障礙物無(wú)法更新，導(dǎo)致障礙物在點(diǎn)云中會(huì)一直存在下去；2、運(yùn)動(dòng)的物體在配準(zhǔn)后的點(diǎn)云中會(huì)變成多個(gè)物體；3、需要消耗大量的計(jì)算資源。

目前，激光雷達(dá)的價(jià)格一般都比較昂貴，對(duì)于無(wú)人駕駛應(yīng)用中，激光雷達(dá)是系統(tǒng)成本的重要組成部分。激光雷達(dá)的價(jià)格隨著線數(shù)的增加而增加，基本規(guī)則就是線數(shù)越多，價(jià)格越貴，達(dá)摩院通過(guò)此算法達(dá)到多線束激光雷達(dá)的目的，未來(lái)將進(jìn)一步壓縮自動(dòng)駕駛的硬件成本。

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