The invention discloses a single pixel laser radar imaging device based on embedded GPU, which comprises a horizontal transmission motor (1), a vertical transmission motor (4), a laser ranging sensor base (2), a single pixel flying time laser ranging sensor (3) and an embedded GPU base (5). The level of the drive motor drives the laser ranging sensor base horizontal axial rotation, vertical and horizontal drive motor drive motor driven cascade laser ranging sensor vertical axial movement of the laser ranging sensor by transmitting and receiving laser signal obtained around the scene information, and put the information into the base of embedded GPU, embedded GPU base, according to the input information smooth surface reconstruction, 3D reconstruction and smooth surface model will be good for dynamic imaging. The invention has the advantages of small volume, low power consumption, high perceived efficiency in three-dimensional scene, and dynamic detection of three-dimensional environmental information in hemispherical space, and it can be used for acquiring 3D point cloud models.
【技术实现步骤摘要】
基于嵌入式GPU的单像素激光雷达成像装置及成像方法
本专利技术属于激光雷达探测
,特别涉及一种基于单像素激光雷达成像装置,可用于目标三维点云模型获取、场景三维信息感知和室内环境扫描重建。
技术介绍
激光雷达探测技术有助于提高感知周围三维环境的能力,该技术是利用激光测距技术获得场景中各个对象的三维坐标信息,基于激光雷达探测技术的应用被广泛使用在军事和民用领域,如激光雷达预警系统、无人驾驶汽车和室内精确定位等。传统的激光雷达存在扫描生成的数据量大、三维信息处理运算复杂和面阵探测器成本高昂的问题,限制了其在三维信息感知领域中的应用范围。因此,构建高效的、微型的、精确的激光雷达成像装置就显得尤为重要。目前,已有多种小型化的三维成像和感知方法与装置,包括微软公司的Kinect三维体感装置、基于双目视觉或多视点的立体成像技术、线扫描激光雷达装置等。其中:Kinect三维体感装置,主要集成了多个传感器,用于获得人体的手势、姿态等深度信息,但是该装置不具备完整的三维场景感知能力,只能获得朝向方向的深度信息,且其成像结果需要经过异源数据的融合处理,处理方法比较复杂。基于双目视觉或多视点的立体成像方法是计算机图形学应用中的经典手段,都是通过图像的方式保存目标在不同视角下的位置信息,通过特征点匹配的方法进行配准,在图像/视频处理和计算机视觉领域中较为流行,但该方法需要对所有图像进行极线匹配,且对成像装置需要进行精确定标,处理效率低下。目前较为流行的线扫描激光雷达通过向三维场景发射激光光速并精确统计回波的时间间隔,进而获得目标距激光雷达的距离,获得对周围环境的三维信息。但是 ...
【技术保护点】
一种基于嵌入式GPU的单像素激光雷达成像装置,其特征在于,包括:水平传动电机(1),用于带动激光测距传感器底座(2)作水平轴向的运动;激光测距传感器底座(2),用于带动单像素飞时激光测距传感器(3)进行水平和垂直两个轴向的运动;单像素飞时激光测距传感器(3),固定在激光测距传感器底座(2)上,用于收集水平和垂直两个方向上空间的点云数据信息,将这些信息发送到嵌入式GPU底座(5)中;垂直传动电机(4),用于带动单像素飞时激光测距传感器(3)作垂直轴向的转动;嵌入式GPU底座(5),根据单像素飞时激光测距传感器(3)输入的空间点云数据信息,通过多线程并行处理方式完成对该点云数据的非线性曲面指数计算和均匀光滑曲面重建,并将重建好的三维光滑曲面模型进行动态成像显示。
【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式GPU的单像素激光雷达成像装置,其特征在于,包括:水平传动电机(1),用于带动激光测距传感器底座(2)作水平轴向的运动;激光测距传感器底座(2),用于带动单像素飞时激光测距传感器(3)进行水平和垂直两个轴向的运动;单像素飞时激光测距传感器(3),固定在激光测距传感器底座(2)上,用于收集水平和垂直两个方向上空间的点云数据信息,将这些信息发送到嵌入式GPU底座(5)中;垂直传动电机(4),用于带动单像素飞时激光测距传感器(3)作垂直轴向的转动;嵌入式GPU底座(5),根据单像素飞时激光测距传感器(3)输入的空间点云数据信息,通过多线程并行处理方式完成对该点云数据的非线性曲面指数计算和均匀光滑曲面重建,并将重建好的三维光滑曲面模型进行动态成像显示。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于水平传动电机(1)中设有扫描步长控制单元(11),用于通过接收来自嵌入式GPU底座的指令控制水平传动电机的传动杆(12)水平转动。3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于垂直传动电机(4)与水平传动电机(1)级联带动激光测距传感器底座(2)做水平和垂直两个轴向的转动,激光测距传感器(3)采集周围环境到自身的距离信息,并将距离信息构建成半球空间点云数据,最后通过接线将距离信息传入到嵌入式底座(5)中。4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于嵌入式GPU底座(5)中设有:供电与数据指令传输单元(51),用于将水平传动电机(1)、垂直传动电机(4)和激光测距传感器(3)连接到嵌入式GPU底座,由嵌入式GPU板卡提供5V的供电电压;嵌入式GPU板卡(52),用于提供三维网格模型,接收来自激光测距传感器(3)的半球空间点云数据信息,提取其中的三维坐标数据并保存,并这些三维坐标数据被一体化激光雷达控制软件使用;嵌入式GPU动态渲染单元(53),用于将一体化激光雷达控制单元中的三维几何模型作为输入,对三维几何模型进行着色处理,动态地显示三维图像;一体化激光雷达控制单元,用于生成三维模型,并把三维模型输出给GPU动态渲染单元(53)。5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于一体化激光雷达控制单元,包括:三维均匀网格模型动态显示模块,用于将GPU板卡中提供的均匀三维网格根据光照条件的设置,生成可着色的四边形缓冲数据;非线性曲面指数计算模块,...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴鑫,王志斌,黄曦,孙浩,张建奇,
申请(专利权)人:西安电子科技大学昆山创新研究院,西安电子科技大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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