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李世伟1,周昱峰1,孙鹏飞1,刘伟松2,孟竹喧2,廉浩杰1
摘要: 当前三维目标检测模型大都基于数据驱动的深度学习技术,数据集的质量对模型的性能至关重要。本文针对煤尘环境数据集缺失、建立真实煤尘环境数据集费时费力的问题,提出了一种基于煤尘对激光雷达电磁波散射和吸收效应的点云数据增强方法。该方法针对煤尘粒子的光学特性,构建了雷达波在煤尘中的传播仿真模型,模拟激光雷达信号在煤尘环境中的衰减与散射。然后,在晴朗环境下采集的真实点云数据基础上,基于仿真模型对点云的三维坐标和反射强度进行修正,生成符合煤尘环境感知特性的仿真点云数据。在增强后的仿真数据集上训练并测试了五种主流三维目标检测模型(PV-RCNN++、PV-RCNN、PointRCNN、PointPillars、Voxel_RCNN_Car),这五种检测模型在煤尘环境下的检测精度均有所提升,其中模型复杂度最高的PV-RCNN模型在汽车、行人和骑行者类别上的表现分别提高了1.88、1.74、0.84个百分点。实验结果表明:在煤尘环境中,使用增强后的点云数据训练的目标检测模型,相较于在晴朗条件下训练的模型,其检测精度显著提升,能更可靠地感知露天矿复杂环境,为无人驾驶矿车的稳定运行提供了数据支撑。
中图分类号: