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Velodyne、禾賽、速騰、Ouster四大品牌，十款激光雷達(dá)全面對(duì)比評(píng)測(cè)

2020-11-18 22:47:49·  來源：佐思汽車研究  
　
2020年7月，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)JST下屬戰(zhàn)略創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)小組Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST)聯(lián)合日本Open Innovation Plat
 2020年7月，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)JST下屬戰(zhàn)略創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)小組Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST)聯(lián)合日本Open Innovation Platform with Enterprises, Research Institute andAcademia（簡稱OPERA）從市面上直接采購了10款4個(gè)品牌的激光雷達(dá)做了對(duì)比測(cè)試。
 
這10款激光雷達(dá)中，Velodyne的有5款，國產(chǎn)禾賽的兩款，Ouster的兩款，速騰的一款。
 
第一輪評(píng)測(cè)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，怪不得國外廠家很多在用禾賽激光雷達(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，更不如禾賽的40線。禾賽表現(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)距離仍然不及禾賽的64線。
 
很明顯，禾賽的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線禾賽表現(xiàn)最好。
 
VLP-16近距離表現(xiàn)最好。
 
禾賽毫無疑問是第一名，Ouster需要更多努力。這也證明，我國的激光雷達(dá)絲毫不次于國外的，中國的月亮一樣圓。 
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