1.1　激光雷達與自動駕駛的概念

1.1.1　什么是激光雷達

激光雷達（light detection and ranging，LiDAR），也稱光學雷達、光達，是一類通過向目標發(fā)射激光脈沖來測量目標距離等參數(shù)的裝置的總稱。

依據(jù)搭載平臺不同，激光雷達可以粗略地分為星載激光雷達（space-borne lidar）、機載激光雷達（airborne laser radar）、無人機激光雷達（drone laser scanner，DLS）、車載激光雷達（vehicle-mounted laser scanner，VLS）和地基激光雷達（terrestrial laser scanner，TLS）。本書關注激光雷達在自動駕駛領域的應用及相關的感知（perception）、定位（localization）算法原理，故本書中所提的激光雷達通常指車載激光雷達。

圖 1-1 所示為目前市面上主流的激光雷達，激光雷達產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通常為具有三維坐標的點的集合，被稱為點云數(shù)據(jù)（point cloud data）。圖1-2所示為Velodyne公司生產(chǎn)的HDL-64E激光雷達及其輸出的點云數(shù)據(jù)。

圖1-1　目前市面上主流的激光雷達[1]

*圖1-2　Velodyne公司生產(chǎn)的HDL-64E激光雷達及其輸出的點云數(shù)據(jù)[1]

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[1]　注：本書中帶*的圖在書后提供了彩插。

點云數(shù)據(jù)能夠真實反映周圍環(huán)境的三維信息，圖中點云的色彩是根據(jù)點的激光反射強度（intensity）繪制的。激光反射強度是指傳感器接收到的激光反射信號的能量強度，數(shù)值低表示物體表面激光反射率低，數(shù)值高則表示物體表面的激光反射率高。雖然不同激光雷達廠商對激光反射強度有著不同的定義方式，但是基本可以認為同一類表面材質(zhì)的物體在同一款激光雷達的點云數(shù)據(jù)中的反射強度相近。圖1-2中的點云數(shù)據(jù)是由一顆64線激光雷達產(chǎn)生的，這里的“64線”描述的是機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達的縱向分辨率，可以類比地理解為圖像的像素行數(shù)，顯然線數(shù)越高分辨率越高，從而能夠獲取更豐富的測量信息。

提示：“X線激光雷達”通常僅用于描述機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達，機械旋轉(zhuǎn)式激光雷達通常包含X個激光器和相應的接收器，旋轉(zhuǎn)一周后得到一個環(huán)狀的反射點集合，在球面投影（即圖像視角）上看到的是由反射點構(gòu)成的線，X個激光器即X線。由于X線的概念深入人心，固態(tài)或者混合半固態(tài)激光雷達廠商通常采用“等效X線”等詞語描述其產(chǎn)品的點云密度。