近日,日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)JST聯(lián)合日本OPERA從市面上采購(gòu)的禾賽科技、Velodyne、速騰、Ouster四大品牌的十款激光雷達(dá)進(jìn)行測(cè)試。從激光雷達(dá)感知性、測(cè)量距離精度、點(diǎn)云數(shù)量、反射強(qiáng)度分離度等不同維度進(jìn)行了測(cè)評(píng)比較。禾賽科技的產(chǎn)品在每一項(xiàng)指標(biāo)中都表現(xiàn)優(yōu)異,領(lǐng)先于其他品牌。

據(jù)了解,禾賽科技是全球領(lǐng)先的3D傳感器(激光雷達(dá))制造商,由禾賽科技董事長(zhǎng)李一帆擔(dān)任首席執(zhí)行官,禾賽科技孫愷擔(dān)任首席科學(xué)家,禾賽科技向少卿擔(dān)任首席技術(shù)官。禾賽科技憑借自主研發(fā)的微振鏡和波形加密技術(shù),始終引領(lǐng)傳感器創(chuàng)新的發(fā)展方向。在本次測(cè)試的10款激光雷達(dá)中,禾賽科技的有2款,Velodyne的有5款,Ouster的兩款,速騰的一款。

在第一輪評(píng)測(cè)中,對(duì)比的是激光雷達(dá)感知性能,分5個(gè)小選項(xiàng),分別是二次反射Sec.Reflections、強(qiáng)度偏差I(lǐng)nt.Aberrations、光暈Blooming、丟失點(diǎn)MissingPoints、交通標(biāo)識(shí)視覺化LineVisibility。

激光反射不止一次,合理利用能夠增加點(diǎn)云密度,但有時(shí)強(qiáng)反射目標(biāo)的二次反射會(huì)形成虛像,或許可以通過算法過濾重復(fù)點(diǎn),但最好不要出現(xiàn)。10款激光雷達(dá)中只有VLP-32C和OS1-16有二次反射虛像,合理利用多次反射也有可取之處,如已過車規(guī)的法雷奧SCALA就是三次反射回波。

強(qiáng)度偏差使反射強(qiáng)度值過大的目標(biāo)可能導(dǎo)致噪音,激光雷達(dá)為增加探測(cè)距離和信噪比,就要增加功率密度,就容易出現(xiàn)這種噪音。10款激光雷達(dá)中,128線的VLS-128出現(xiàn)在25米內(nèi),HDL-64、OS1-64、OS1-16應(yīng)該是整個(gè)可測(cè)量范圍內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)。

光暈類似于陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)產(chǎn)生的五顏六色的光暈圈,或者像我們用手按壓液晶出現(xiàn)的色變,Ouster的兩款激光雷達(dá)都很明顯。

丟失點(diǎn)的原因是有些弱反射目標(biāo)或小反射面積被忽略了,Ouster的同樣很糟糕。

最后是交通標(biāo)識(shí)視覺化識(shí)別,主要是車道線,車道線漆面材質(zhì)與路面差別明顯,激光雷達(dá)上會(huì)有明顯反映,路沿和路上的諸如“stop”的字符也是如此,這種物理方式的識(shí)別可靠性遠(yuǎn)高于視覺算法,同時(shí)不受光線和淺積水積雪影響。路沿是高度有明顯變化,激光雷達(dá)能夠識(shí)別出高度變化。順便說一句,路沿檢測(cè)識(shí)別立體雙目做得更好。

交通標(biāo)識(shí)視覺化分非常好、好、可接受、差、非常差5個(gè)級(jí)別,VLS-128明顯勝出,畢竟它最貴,線束最密集,分辨率最高。禾賽科技的兩款有扭曲失真,但還可以接受。Velodyne最低端的VLP-16表現(xiàn)也不錯(cuò)。

接下來是測(cè)量距離精度對(duì)比,這里引入RMSE均方根誤差概念,又稱中誤差,衡量觀測(cè)精度的一種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。亦稱“標(biāo)準(zhǔn)誤差”或“均方根差”。在相同觀測(cè)條件下的一組真誤差平方中數(shù)的平方根。因真誤差不易求得,所以通常用最小二乘法求得的觀測(cè)值改正數(shù)來代替真誤差。它是觀測(cè)值與真值偏差的平方和觀測(cè)次數(shù)n比值的平方根,在實(shí)際測(cè)量中,觀測(cè)次數(shù)n總是有限的,真值只能用最可信賴(最佳)值來代替。

近距離情況下,Ouster和Velodyne的誤差比較大,特別是Velodyne老64線激光雷達(dá),這也是現(xiàn)在幾乎沒人用的原因,而禾賽科技64線非常優(yōu)秀,整個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)都很優(yōu)秀,怪不得國(guó)外廠家很多在用禾賽科技的激光雷達(dá)。有些激光雷達(dá)有效距離近,RMSE過大,已經(jīng)不計(jì)入有效測(cè)量范圍,Ouster表現(xiàn)很差,64線只有65米,OS1-16只有25米。

接下來是點(diǎn)云數(shù)量對(duì)比測(cè)試,Ouster表現(xiàn)非常糟糕,64線還不如Velodyne的32線,85-120米連16線都不如,更不如禾賽科技的40線。禾賽科技的表現(xiàn)非常優(yōu)秀,40線幾乎接近Velodyne 64線的水準(zhǔn)。

車輛點(diǎn)云密度,禾賽科技的64線壓倒了Velodyne的64線,相當(dāng)驚人。VLP-32C表現(xiàn)也不錯(cuò)。

行人點(diǎn)云密度,VLS在近距離領(lǐng)先,遠(yuǎn)距離仍然不及禾賽科技的64線。很明顯,禾賽科技的40線完全壓倒了Ouster的64線,速騰的32線也比Velodyne的VLP-32C要強(qiáng)。衡量激光雷達(dá)反射強(qiáng)度分離度的指標(biāo)為symmetric KL divergence (MKL),這個(gè)值越高,證明強(qiáng)度分離性越好,也就可以激光雷達(dá)強(qiáng)度值來做點(diǎn)文章,比如物理方式識(shí)別車道線,利用強(qiáng)度成像取得灰度圖像,做高精度定位或道路標(biāo)識(shí)識(shí)別。

左邊一列是白色目標(biāo)與鉆石型Diamond目標(biāo)之間的平均分離度,右邊一列是白色目標(biāo)于Velvet目標(biāo)之間的平均分離度。Ouster還是表現(xiàn)最糟糕。40線禾賽科技的表現(xiàn)最好。

VLP-16近距離表現(xiàn)最好。

禾賽科技毫無疑問評(píng)測(cè)結(jié)果優(yōu)異其他品牌,Ouster需要更多努力。這也證明,我國(guó)的激光雷達(dá)絲毫不次于國(guó)外的,中國(guó)的月亮一樣圓。

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