一种基于FPGA的激光雷达点云预处理加速器、方法以及车辆技术

本说明书公开一种基于FPGA的激光雷达点云预处理加速器、方法以及车辆，其中，所述点云预处理加速器包括控制模块、数据搬移模块、特征提取模块以及特征映射模块，通过在特征提取模块以及特征映射模块中设置多个并行的独立链路，对点云数据进行并行处理，将激光雷达采集的三维点云数据转换为二维RGB鸟瞰图，大大加速了点云预处理的执行，基于FPGA的激光雷达点云预处理加速器作为一种高效的硬件结构，能够满足自动驾驶场景的应用需求，保证了点云数据处理的流水线并行性和数据并行性。据处理的流水线并行性和数据并行性。据处理的流水线并行性和数据并行性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的激光雷达点云预处理加速器、方法以及车辆


[0001]本专利技术涉及激光雷达
，具体而言，涉及一种基于FPGA的激光雷达点云预处理加速器、方法以及车辆。

技术介绍

[0002]随着自动驾驶的兴起，车载激光雷达凭借其优异性能成为了不可或缺的环境感知传感器，与其它传感器互为补充，可以有效提高车辆对于周围环境感知的准确度。与此同时，激光雷达点云数据的传输速率、点云处理算法的运行速度、精度以及处理效果也必须满足汽车高速行驶的需求。
[0003]通常情况下，激光雷达采集的原始点云数据包含着大量的散列点、孤立点，需要通过点云预处理，滤除不感兴趣的点，并将三维点云数据转换为二维RGB鸟瞰图。激光雷达点云数据量庞大，而现有技术中，对每个点云数据按顺序依次进行处理，无法实现并行处理，故点云预处理常常会成为自动驾驶系统性能的瓶颈，无法满足自动驾驶场景的需求。
[0004]因此，研究一种点云预处理加速器，以实现对点云数据进行并行处理，成为自动驾驶系统性能优化中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本说明书提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的激光雷达点云预处理加速器，其特征在于，包括控制模块、数据搬移模块、特征提取模块、特征映射模块，其中所述控制模块，与所述加速器的总线接口连接，用于接收总线接口的参数，并对所述数据搬移模块、所述特征提取模块、所述特征映射模块进行参数配置；所述数据搬移模块，通过通信通道与双倍速率同步动态随机存储器进行数据交互，用于从双倍速率同步动态随机存储器中连续读取点云数据，每个所述点云数据包括点的坐标值以及该点的反射率r值，以及用于从双倍速率同步动态随机存储器中读取RGB鸟瞰图的特征点，所述双倍速率同步动态随机存储器用于存储激光雷达获取的点云数据，所述RGB鸟瞰图为所述激光雷达扫描区域对应的二维特征图像；所述特征提取模块，用于以四条并行的数据处理链路分别对每一所述点云数据的坐标值以及反射率r值进行处理，得到每个所述点云数据在RGB鸟瞰图中的对应位置坐标以及特征值，其中第一处理链路对所述点云数据的x坐标进行处理，第二处理链路对所述点云数据的y坐标进行处理，第三处理链路对所述点云数据的z坐标进行处理，第四处理链路对所述点云数据的反射率r值进行处理，所述特征值包括z值以及反射率r值；所述特征映射模块，包括四个双端口随机存取存储器，所述四个双端口随机存取存储器用于对应存放读取的RGB鸟瞰图的四个区域的特征，所述四个双端口随机存取存储器分别对应四个并行的特征更新链路，所述特征更新链路根据所述点云数据在RGB鸟瞰图中的对应位置坐标，确定更新的RGB鸟瞰图中的特征点，根据每个所述点云数据的特征值对所述特征点对应的特征进行更新，所述特征包括该特征点处点的密度，z的最大值以及最大z值点对应的r值；所述数据搬移模块，还用于将更新后的RGB鸟瞰图的特征点发送至双倍速率同步动态随机存储器中进行存储。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括数据搬移控制单元和系统控制单元，其中所述数据搬移控制单元，用于向所述数据搬移模块发送控制命令，以进行读写操作；所述系统控制单元，用于对所述特征提取模块以及所述特征映射模块进行参数配置。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述特征提取模块包括边界选择单元、映射单元以及特征输出单元，其中所述边界选择单元，用于在相互独立并行处理数据的第一处理链路、第二处理链路、第三处理链路中，比较每个所述点云数据的x坐标、y坐标、z坐标是否在预设的目标区域的范围值内，若该点云数据的坐标值不在预设的目标区域的范围值内，则将该点云数据舍弃；所述映射单元，用于在相互独立并行处理数据的第一处理链路、第二处理链路、第三处理链路、第四处理链路中，对每个所述点云数据的坐标值以及反射率r值进行尺度变换，并将z坐标与反射率r值进行归一化处理，并将每个所述点云数据的坐标值以及反射率r值的浮点数按照预设算法转为定点数，得到处理后的点云坐标x值、y值、z值以及反射率r值；所述特征输出单元，用于根据每个所述点云数据处理后的点云坐标值中的x值，y值计算该点云数据在RGB鸟瞰图中的对应位置坐标，将处理后的点云坐标z值以及反射率r值作为所述点云数据的特征值。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述特征提取模块还包括同步单元，其中
所述同步单元，用于将所述映射单元的四个链路的处理结果通过先进先出存储器进行拼接，以使得同一点云数据分别在多个并行链路处理后，得到的点云坐标x值、y值、z值以及反射率r值保持数据对齐；以及用于在所述特征输出单元处理之前，将拼接后的每个所述点云数据的坐标x值、y值、z值以及反射率r值进行拆分。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑世良，赵美京，郭开元，张剑，
申请(专利权)人：超星未来极挚上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：