留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术

李小路 曾晶晶 王皓 徐立军

李小路, 曾晶晶, 王皓, 徐立军. 三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503004-0503004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0503004
引用本文: 李小路, 曾晶晶, 王皓, 徐立军. 三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503004-0503004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0503004
Li Xiaolu, Zeng Jingjing, Wang Hao, Xu Lijun. Design and real-time imaging technology of three-dimensional scanning LiDAR[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 503004-0503004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0503004
Citation: Li Xiaolu, Zeng Jingjing, Wang Hao, Xu Lijun. Design and real-time imaging technology of three-dimensional scanning LiDAR[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(5): 503004-0503004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0503004

三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术

doi: 10.3788/IRLA201948.0503004
基金项目: 

国家自然科学基金(61671038,61721091);长江学者和创新团队发展计划(IRT1203)

详细信息
    作者简介:

    李小路(1981-),女,副教授,硕士生导师,主要从事激光雷达及光信号处理方面的研究。Email:xiaoluli@buaa.edu.cn

    通讯作者: 曾晶晶(1992-),女,硕士生,主要从事激光雷达及数据处理方面的研究。Email:zengjingjing@buaa.edu.cn
  • 中图分类号: TN958.98

Design and real-time imaging technology of three-dimensional scanning LiDAR

  • 摘要: 三维扫描激光雷达能够主动获取目标的三维信息,其高速数据采集与传输是三维实时成像的技术瓶颈之一。自主设计一款地基三维扫描激光雷达系统,利用数据采集与控制系统实现点云三维成像。激光雷达系统硬件设计包括发射与接收单元、测距单元和扫描单元,用于获取目标的三维点云数据。激光雷达系统软件设计包括上位机程序、下位机程序和USB固件程序设计,实现点云数据从下位机到上位机的采集、传输和存储,及上位机数据解析和实时成像。通过多个场景实验,结果显示三维扫描激光雷达系统具有厘米级别的测距误差,可以实现三维实时成像。
  • [1] Yan Jie, Ruan Youtian, Xue Peiyao. Active and passive optical image fusion technology[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3):378-385. (in Chinese)严洁, 阮友田, 薛珮瑶. 主被动光学图像融合技术研究[J]. 中国光学, 2015, 8(3):378-385.
    [2] Zhang Xinting, An Zhiyong, Kang Lei. Design of 3D laser radar transmitting/receiving common path optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(6):0618004. (in Chinese)张欣婷, 安志勇, 亢磊. 三维激光雷达发射/接收共光路光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(6):0618004.
    [3] Du Yan, Wu Zhixiang, Xie Mowen, et al. Optimal layout of calibration target in terrestrial laser scanning[J]. Optics and Precision Engineering, 2018, 26(4):757-763. (in Chinese)杜岩, 吴志祥, 谢谟文, 等. 地面激光扫描标靶的优化布设[J]. 光学精密工程, 2018, 26(4):757-763.
    [4] Zhang Wenjun. 3D laser scanning technology and its application[J]. Standardization of Surveying and Mapping, 2016, 32(2):42-44. (in Chinese)张文军. 三维激光扫描技术及其应用[J]. 测绘标准化, 2016, 32(2):42-44.
    [5] Lu Xianyang, Li Xuebin, Qin Wubin, et al. Retrieval of horizontal distribution of aerosol mass concentration by micro pulse lidar[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(7):1697-1704. (in Chinese)鲁先洋, 李学彬, 秦武斌, 等. 微脉冲激光雷达反演气溶胶的水平分布[J]. 光学精密工程, 2017, 25(7):1697-1704.
    [6] Szwarkowski D, Moskal M. Assessment of deformations in mining areas using the Riegl VZ-400 terrestrial laser scanner[C]//E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 2018, 36:02009.
    [7] Bodin X, Thibert E, Sanchez O, et al. Multi-annual kinematics of an active rock glacier quantified from very high-resolution DEMs:an application-case in the french alps[J]. Remote Sensing, 2018, 10(4):547.
    [8] Gonzlez-Jorge H, Rodrguez-Gonzlvez P, Shen Y, et al. Metrological intercomparison of six terrestrial laser scanning systems[J]. IET Science, Measurement Technology, 2017, 12(2):218-222.
    [9] Shan J, Toth C K. Topographic Laser Ranging and Scanning:Principles and Processing[M]. Boca Raton:CRC Press, 2009:87-128.
    [10] He Yan, Lei Linjun, Zang Huaguo, et al. Ground-based three-dimensional imaging laser scanner[J]. Infrared, 2012, 33(2):13-16. (in Chinese)贺岩, 雷琳君, 臧华国, 等. 地基全视景三维成像激光扫描仪[J]. 红外, 2012, 33(2):13-16.
    [11] Wen Fei, Xia Longsheng, Liang Futian, et al. Development of lidar data acquisition system for visibility measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(1):52-56. (in Chinese)文斐, 夏龙生, 梁福田, 等. 激光雷达能见度仪数据采集系统的研制[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(1):52-56.
    [12] Wang Fei, Tang Wei, Wang Tingfeng, et al. Design of 3D laser imaging receiver based on 88 APD detector array[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3):422-427. (in Chinese)王飞, 汤伟, 王挺峰, 等. 88 APD阵列激光三维成像接收机研制[J]. 中国光学, 2015, 8(3):422-427.
    [13] Huang Jian, Hu Shunxing, Cao Kaifa, et al. Design of three dimensional scanning control system for air pollution monitoring Lidar based on LabVIEW[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2013, 8(2):124-129. (in Chinese)黄见, 胡顺星, 曹开法, 等. 基于LabVIEW的测污激光雷达三维扫描控制系统的设计[J]. 大气与环境光学学报, 2013, 8(2):124-129.
    [14] Cheng Guimei, Liu Tao, Rong Peng, et al. Design of multi-detector data control and processing system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(4):0420002. (in Chinese)成桂梅, 刘涛, 荣鹏, 等. 多探测器数据控制与处理系统设计[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(4):0420002.
    [15] Yuan Baohong, Fu Kui, Zhang Dexiang. USB data acquisition and transmission system based on FPGA and LabVIEW[J]. Instrument Technique and Sensor, 2013(9):24-27. (in Chinese)袁宝红, 付奎, 张德祥. 基于FPGA和LabVIEW的USB数据采集与传输系统[J]. 仪表技术与传感器, 2013(9):24-27.
  • [1] 田鹤, 毛宏霞, 刘铮, 曾铮.  机载逆合成孔径激光雷达微动目标稀疏成像 . 红外与激光工程, 2020, 49(S2): 20200190-20200190. doi: 10.3788/IRLA20200190
    [2] 曹杰, 郝群, 张芳华, 徐辰宇, 程阳, 张佳利, 陶禹, 周栋, 张开宇.  APD三维成像激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190549-1-20190549-10. doi: 10.3788/IRLA20190549
    [3] 杨彪, 胡以华.  代数迭代法在激光反射断层成像目标重构中的应用 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 726002-0726002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0726002
    [4] 王强, 郝利丽, 唐红霞, 李贤丽, 牟海维, 韩连福, 赵远.  实际环境对量子激光雷达性能的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(S1): 29-35. doi: 10.3788/IRLA201847.S106006
    [5] 胡烜, 李道京, 田鹤, 赵绪锋.  激光雷达信号相位误差对合成孔径成像的影响和校正 . 红外与激光工程, 2018, 47(3): 306001-0306001(12). doi: 10.3788/IRLA201847.0306001
    [6] 杜玉红, 王鹏, 史屹君, 王璐瑶, 赵地.  环境特征自适应激光雷达数据分割方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 830001-0830001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0830001
    [7] 吴超, 刘春波, 韩香娥.  光波导相控阵激光雷达接收系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1030003-1030003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1030003
    [8] 邓潘, 张天舒, 刘建国, 刘洋, 董云升, 范广强.  532 nm和355 nm瑞利激光雷达观测中层大气的数据对比分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 19-25. doi: 10.3788/IRLA201645.S230001
    [9] 曹开法, 黄见, 胡顺星.  边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
    [10] 史风栋, 刘文皓, 汪鑫, 丁娟, 史屹君, 修春波.  室内激光雷达导航系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3570-3575.
    [11] 封双连, 强希文, 宗飞, 李志朝, 常金勇, 赵军卫, 吴敏, 江钰.  湍流廓线激光雷达的数据处理方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 220-224.
    [12] 李鹏程, 徐青, 邢帅, 刘志青, 耿迅, 侯晓芬, 张军军.  全局收敛LM 的激光雷达波形数据分解方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2262-2267.
    [13] 张宁, 刘宇龙, 吴嘉辉, 徐熙平.  微型光谱仪的CCD 数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 141-147.
    [14] 李小珍, 吴玉峰, 郭亮, 曾晓东.  合成孔径激光雷达下视三维成像构型及算法 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3276-3281.
    [15] 姜成昊, 杨进华, 张丽娟, 李祥.  新型多普勒成像激光雷达原理设计与仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 411-416.
    [16] 张敏, 梁雁冰.  二维四边形位置敏感探测器实验研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 459-464.
    [17] 孙崇利, 苏伟, 武红敢, 刘睿, 刘婷, 黄健熙, 朱德海, 张晓东, 刘峻明.  改进的多级移动曲面拟合激光雷达数据滤波方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 349-354.
    [18] 王高峰, 赵毅强, 杨栋.  1024元长线列红外探测器的数据采集技术 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 1990-1994.
    [19] 李东, 杨华军, 郑秋贞, 邓志辉.  距离选通技术在三维成像激光雷达中的应用研究 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 85-88.
    [20] 姜庆辉, 邱跃洪, 文延, 汪欢, 许维星.  AOTF偏振光谱成像数据采集系统设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 218-222.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  336
  • HTML全文浏览量:  41
  • PDF下载量:  106
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-13
  • 修回日期:  2019-01-17
  • 刊出日期:  2019-05-25

三维扫描激光雷达系统设计及实时成像技术

doi: 10.3788/IRLA201948.0503004
    作者简介:

    李小路(1981-),女,副教授,硕士生导师,主要从事激光雷达及光信号处理方面的研究。Email:xiaoluli@buaa.edu.cn

    通讯作者: 曾晶晶(1992-),女,硕士生,主要从事激光雷达及数据处理方面的研究。Email:zengjingjing@buaa.edu.cn
基金项目:

国家自然科学基金(61671038,61721091);长江学者和创新团队发展计划(IRT1203)

  • 中图分类号: TN958.98

摘要: 三维扫描激光雷达能够主动获取目标的三维信息,其高速数据采集与传输是三维实时成像的技术瓶颈之一。自主设计一款地基三维扫描激光雷达系统,利用数据采集与控制系统实现点云三维成像。激光雷达系统硬件设计包括发射与接收单元、测距单元和扫描单元,用于获取目标的三维点云数据。激光雷达系统软件设计包括上位机程序、下位机程序和USB固件程序设计,实现点云数据从下位机到上位机的采集、传输和存储,及上位机数据解析和实时成像。通过多个场景实验,结果显示三维扫描激光雷达系统具有厘米级别的测距误差,可以实现三维实时成像。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回