摘要：车载激光雷达能够获得的点云数据，从其特征来看具有噪声多、数据量大、数据流有序等特点。本研究针对激光雷达数据所具有的特征，提出了一套对激光雷达的点云数据进行处理并对其中移动目标运动方式进行高效率提取的方法。经本研究采用的基于动态规划的思想对程距数据的实验结果表明，该方法在单一帧内对获取目标在雷达扫描平面内能够进行准确有效的识别。使用本方法同时处理连续的多帧数据，并将各帧数据的处理结果综合在一起，提取其中移动目标信息时，能够做到以极低的时间复杂度有效的对移动目标进行连续捕捉，算法可移植性强能够适应多种处理器，进而提高了使用激光雷达对移动目标的获取效果。
关键词：动态规划；激光雷达；程距数据；目标检测
A method study for moving target information acquisition based on laser radar
Abstract: Vehicular laser radar can get point cloud data, from its characteristics has much noise, large amount of data and data flow orderly, etc.In the light of the characteristics of the lidar data have put forward a set of laser radar point cloud data processing and the moving target motion manner efficient extraction method.By this paper based on the idea of dynamic programming to process from the data of the experiment results show that the method to obtain the target in a single frame in radar scanning plane can be accurate and effective identification, use this method to handle both continuous frame data, and the frame of the data processing result together, extract the moving target information, can do it at a low time complexity effectively for continuous capture of moving targets, algorithm portability, can adapt to a variety of processors, thus improving the use of laser radar for effect of moving targets.
Key words:dynamic programming;laser radar;range data;target detection
1 引言
激光雷达具有非常独特的技术优势，在众多领域中有着极其广阔的应用前景。20世纪70年代以来，激光雷达广泛的在军事工业、地图绘制、交通管理等方面发挥了极其重要的作用[[[] 郭裕兰，鲁敏，谭志国，等．距离图像局部特征提取方法综述［J］．模 式 识 别 与 人 工 智 能，2012，25 ( 5) :783 － 791．]]。国内于20世纪90年代开始对激光雷达进行成像研究，截止目前我国科研人员对激光雷达数据处理算法方面的研究已经做了很多工作[[[] 张文广等 基于多核 DSP激光成像雷达数据处理系统[J].激光与红外.No.11.2015]][[[] Liu Z S，Liu B Y，Wu S H，Li Z G． a high spatial andtemporal resolution mobile coherent Doppler lidar for seasurface wind measurement［J］.Opt.Lett.，2008，33( 13) : 1485－1487．]]，随着激光雷达应用技术的不断发展[[[] 杨春沪，孙东松，李洪敬.利用光子累计改善成像激光雷达的信噪比方法［J］．苏州大学学报，2005，25( 3) :53－57．]][[[] 舒志峰，徐文静，唐慕，等．基于瑞利散射的测风激光雷达研制［J］． 红外与激光工程，2011，40 ( 11) : 2153 －2157．]]，由于其技术特点，导致目前为止仍然没有一个统一的数据采集形式标准[[[] 倪树新，李一飞．军用激光雷达的发展趋势［J］．红外与激光工程．2003，32(2).111－114．]][[[] 王晓宾，孙树计，陈春，等．青岛上空中层大气密度和温度的激光雷达探测［J］．空间科学学报，2011，31(
6) :778－06．]]，同时由于激光雷达不利于在多种场合下进行二次开发，使得激光雷达的相关算法在环境感知中的移植工作变得十分复杂。为保证激光雷达数据在多种系统中方便其与多种数据进行有效融合[[[] 鲁芬，欧艺文.激光雷达数据的采集以及处理研究[J].激光杂志，2016]]，考虑时间复杂度的前提下，本研究以单帧数据作为研究样本，设计了一套基于动态规划思想的高效率点云数据移动目标提取方法，对连续多帧数据同时采用此方法，综合提取相关结果特征，分析出移动目标的运动信息。该方法可适用于智能车和机器人等基于激光雷达的环境感知的应用中。本研究首先对激光雷达数据的特征进行了详尽的分析，针对激光雷达的数据特点，本研究创新性的提出了采用动态规划思想将点云数据一种新的分析移动物体方位方法的构想，并对数据进行了适当处理，在实验中运用相关方法，取得了一定的成果，证明了本研究所采用的方法在激光雷达点云数据的处理中，具有高效分析移动物体的作用。
2 激光雷达数据特征分析
激光雷达是由激光扫描仪、位置与方向伺服控制系统及其伺服控制单元构成，通过主动发射和接收激光信号，根据相关的光谱信息，获得当前环境状态的环境感知模块[[[] 梁欣廉，张继贤，李海涛，闫平.激光雷达数据特点［J］.遥感信息.2005.3]]。本研究以单线单通道激光雷达为例，使用该激光雷达获取程距数据后进行相关分析。雷达采用水平360连续旋转，以激光三角测距技术，获得如图1所示，激光雷达每一点之间扫描点之间的夹角为1的激光雷达点云数据。