《论文阅读》Poisson Surface Reconstruction for LiDAR Odometry and Mapping

最新推荐文章于 2025-04-27 14:16:07 发布
最新推荐文章于 2025-04-27 14:16:07 发布
阅读量972 收藏 7
点赞数 1
分类专栏： 计算机视觉 深度学习 文章标签： 计算机视觉 人工智能
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_43310834/article/details/118999882
版权
本文介绍了将泊松表面重建技术应用于激光雷达里程计和建图的方法。通过逐点法向量计算、点云配准及射线与三角形网格交点的匹配，实现精确的局部地图构建。在处理过程中，采用迭代优化的位姿估计，并通过密度筛选过滤无效点和动态对象。最终，通过局部和全局地图更新策略，确保了定位和导航的精度。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

留个笔记自用

Poisson Surface Reconstruction for LiDAR Odometry and Mapping

做什么

Lidar Odometry激光雷达里程计，里程计作为移动机器人相对定位的有效传感器，为机器人提供了实时的位姿信息。移动机器人里程计模型决定于移动机器人结构和运动方式，即移动机器人运动学模型。
简单来说，里程计是一种利用从移动传感器获得的数据来估计物体位置随时间的变化而改变的方法
在这里插入图片描述
用建图的方式来理解，要实现机器人的定位与导航，就需要知道机器人走了多远，往哪走，也就是初始位姿和终点位姿，只有知道了里程计，才能准确将机器人扫描出来的数据进行构建。

做了什么

在这里插入图片描述
这里的方法是将地图表示为通过泊松表面重建计算的三角形网格，在一系列过去的扫描中以滑动窗口的方式执行表面重建，可以获得非常精确的局部地图，这种地图是环境的几何精确表示

怎么做

整体过程分为三步，输入是一个整体的点云集，第一步，计算逐点法向量，第二步，将扫描点云注册（register，也可以称为点云配准）到分别的局部地图上，第三步，将注册的扫描融合到全局地图上
首先是第一步，逐点法向量计算
这里采用的方法是将点云集球面投影至2D平面，就像大多数Odometry论文做的Range-Image一样，然后在2D层次上与上下左右邻域计算cross product也就是叉乘得到各点法向量结果
然后是第二步和第三步，局部点云配准和全局地图，这是文章的核心
这里采用的方法是迭代进行点云集的点云与三角形网格的数据进行数据关联来确定匹配对应关系，采用的关联方法是ray-triangle也就是射线三角形网格交点的方法，具体方法是这样的
首先对于时间帧t-1和t，将估计的位姿转换Tt-1∈R4×4应用在t-1帧上。将现在的扫描作为初始对准，构造N个射线在这里插入图片描述
每个ri为在这里插入图片描述
其中在这里插入图片描述 在这里插入图片描述
这里的o是模拟原点，模拟的是估计的传感器位置，d是传感器方向，pi是现在这个扫描中的所有点，Ttk是第k个迭代的预测位姿转换，ttk∈R4是大T的平移部分，简单来说就是以估计传感器位置为原点，从原点射出n条射线传过这n个点，而这个估计是迭代式的，是由每次估计的位姿转换得到的
将每条射线（经过每个点云的点的射线）与三角形网格的交点设置为qi，法线设置为ni，然后就可以设置loss去计算扫描和网格之间的相对转换
然后再做一下离群点剔除在这里插入图片描述
简单来说就是防止射线与三角形网格的交点过远或者直接没有交点的情况
最后就是设置优化目标
在这里插入图片描述
这里的E（）就是前面有提到的相对转换误差，这里的设计方法有很多，文中提到的比如论文《A Method for Registration of 3D Shapes》中的，论文《Efficient variants of the ICP algorithm》中的，具体的就不做了解了，只要了解大致用处就行。
这里的pi和qi设计与前面相同，点与点对应的网格交点，C则是表示属于这个对应关系（离群点剔除之后）
在这里插入图片描述
也就是第k个迭代得到的位姿转换，简单来说这里的意思就是，根据当前迭代得到的位姿转换转换点p，最小化每个点p和其对应的交点q的Point-Plane误差
然后是最核心的部分，三角形网格的构造方法
在这里插入图片描述
常见的三维表面重建的方法是建立一个函数f（R3->R），这个函数的作用就是找点数据的底层表面，这里采用的是泊松表面重建，这种方法借鉴了之前的论文《Screened poisson surface reconstruction》
在这里插入图片描述
具体的方法论文里没有提到，就说反正这么用了，需要更加深入研究的是这个网格在SLAM中的使用，就略过了
接下来针对泊松重建做了一些改进，由于该文用到的部分数据集是外部数据集，外围空间不存在完整的封闭表面，但泊松重建是对每个点恢复表面，所以可能出现天空也被重建成封闭的情况，这种情况需要避免
这里采用的方法很简单，对于网格上的顶点v计算它的密度，也就是在原点云中有多少个点是支持这个重建的表面顶点的，根据密度进行筛选，也就是这里的深度图
在这里插入图片描述
这里还提到了有趣的一点，这种密度图的方法还过滤掉了场景中的动态对象，由于移动对象表面上的3D点通常只支持少量的网格点，是因为每次扫描表面位置均会产生变化，而这些低密度点就不会给它重建表面
最后是局部地图和全局地图的方法
这里的方法是将N次最近的扫描构建局部地图，全局仅用于可视化，在最初的N次扫描中禁用网格重建模块，依靠点到面的ICP去估计位姿，然后再每N次扫描配准后更新全局网格

总结

1.主要方法就是用了泊松重建，用构造逐点射线和三角形网格交点的方法去进行位姿优化，挺好的一种方法
2.文章没有用到太多DL的方法，之类的重建和交点设计是否可以用到DL，这是一个值得考虑的问题

st188传感器中文资料
08-23
st188传感器中文资料，资料详细！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
ST188光电式传感器电路图
06-01
根据光电特性，选取发射管的静态电流为20mA。典型的压降为1.25v,如果供电电压为5V，那么，此时在发射管上需要串联电阻，电阻大小为R=（5-1.25）/0.02;即：R=187.5欧姆。取标称电阻，R=200,那么此时的电流小于20mA，但是不影响结果。
光栅尺位移传感器---莫尔条纹
热门推荐
Hold人民币的博客
10-13 2万+
光栅尺位移传感器本篇作为光栅尺位移传感器介绍的开篇文章，主要根据前人的经验，做个简单介绍，主要包含以下几点： 光栅尺的结构 光栅尺的工作原理 莫尔条纹 莫尔条纹光电信号质量 莫尔条纹的特点 光栅尺位移传感器（光栅尺传感器）是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快
ST188单光束反射式红外光电传感器心率测量原理
飞多学堂的博客
09-27 1177
由于脉搏跳动时，血液的体积和压力会发生变化，导致血液的透光性也随之变化。传感器中的光敏元件（如光敏三极管）会接收到反射回来的红外光，并将其转换为电信号。由于脉搏跳动引起的血液透光性变化，导致光敏元件接收到的红外光量也发生周期性变化，从而产生微弱的电脉冲信号，即脉搏信号。单片机通过检测这个信号的频率或周期，就可以计算出每分钟脉搏跳动的次数，即心率。ST188传感器测量脉搏的原理是基于红外光的反射与血液透光性的变化，通过检测反射红外光量的周期性变化来间接测量脉搏跳动，从而实现心率的实时监测。
光电红外传感器详解（STM32）
qq_44016222的博客
09-01 1万+
光电传感器对环境光线适应能力强其具有一对红外线发射与接收管，发射管发射出一定频率的红外线，当检测方向遇到障碍物反射面时，红外线反射回来被接收管接收经过比较器电路处理之后，指示灯会亮起，同时信号输出接口输出数字信号（一个低电平信号）。具有干扰小、便于装配、使用方便等特点，可以广泛。应用于机器人避障、避障小车、流水线计数及黑白线循迹等众多场合。以下是DHT11温湿度传感器的参数：供电电压工作范围温度-20~+60℃量程范围湿度5~95%RH温度精度±2℃湿度精度±5%RH。
光电传感器ST188使用总结
FireStarway的专栏
06-05 1万+
ST188是我接触的第一款红外光电传感器，并在很多场合能够很好地发挥作用。 首先说一下，光电传感器的种类很多。基本的工作原理都是利用光敏二极管接收到一定的红外光信号来实现检测的。 按照光电传感器的入光方式，可分为反射式光电传感器，对射式光电传感器。 而ST188就是一款单光束自反射式的光电传感器。该传感器上有两个LED，一个是红外发射LED，一个是接收红外信号的光敏三极管。工作时，红外发射L
st188型光电传感器典型应用电路
05-18
在使用st188光电管电路时可作为参考，避免因设计误差导致光电管无法正常使用。
ST188光电式传感器
07-15
ST188光电式传感器
传感技术中的ST188单光束反射式红外光电传感器参数
11-07
一、特点： 　　1． 采用高发射功率红外光电二极管 　　和高灵敏度光电晶体管组成。 　　2． 检测距离：4--13mm。 　　二、极限参数：（Ta=25℃） 　　三、光电特性：（Ta=25℃） 　　四、外形尺寸图：   来源:轻舞寻梦
传感技术中的ST143单光束反射式红外光电传感器参数
11-07
ST143单光束反射式红外光电传感器是传感技术中的一个重要组成部分，广泛应用于工业自动化、安全监控、智能家居等多个领域。这种传感器通过检测物体对红外光的反射来判断目标的存在和位置，其工作原理基于红外光电...
ST188 PCB图+3D图
09-04
单光束反射式红外光电传感器ST188的PCB封装图以及3D图
单光束反射式红外光电传感器 st188中文资料
08-14
单光束反射式红外光电传感器 采用高发射功率红外光电二极管 和高灵敏度光电晶体管组成。 检测距离：4--13mm
ST188单光束反射式红外光电传感器参数
01-19
一、特点： 　　1． 采用高发射功率红外光电二极管 　　和高灵敏度光电晶体管组成。 　　2． 检测距离：4--13mm。 　　二、极限参数：（Ta=25℃） 　　三、光电特性：（Ta=25℃） 　　四、外形尺寸图：   :
传感技术中的ST602单光束反射式红外光电传感器参数
11-07
ST602单光束反射式红外光电传感器是传感技术中的一个重要组成部分，广泛应用于工业自动化、机器人技术、安全系统等领域。这种传感器通过检测物体对红外光的反射来判断目标的存在和距离，从而实现非接触式的精确检测...
传感技术中的ST168单光束反射式红外光电传感器参数
11-07
ST168单光束反射式红外光电传感器是传感技术中的一种重要组件，主要用于检测物体的存在和位置。这种传感器的特点在于其高效的光学设计和精确的性能指标，使其在各种工业和自动化应用中得到广泛使用。 首先，让我们...
st188脉搏传感器工作原理_热导式气体传感器常见工作原理简析
weixin_39907596的博客
10-18 1783
导热气敏材料根据不同可燃性气体与空气导热系数的差异来测量气体浓度。通常导热系数的差异通过电路转化为电阻的变化，传统的检测方法是将待测气体送入气室，气室的中心是热敏元件，如热敏电阻、铂丝或钨丝，加热到一定温度。当待检测气体的热导率高时，热量将更容易从热敏元件中消散，并且其电阻将减小。改变的电阻将通过信号调节和转换电路(一种可以将传感元件输出的电信号转换成便于显示、记录和控制的有用信号的电路)，在那里...
51单片机的脉搏测量仪（心率计）毕业设计，ST188红外光电传感器，Proteus仿真，代码，原理图，论文等
JiaoDaBoy的博客
04-28 2639
本文设计了一款基于51单片机的脉搏测量仪，通过ST188红外光电传感器采样脉搏信号，当脉搏测量值不在正常范围内时，蜂鸣器发出报警提示。
51单片机+ST188光电传感器心率脉搏检测程序+电路图
xqhrs232的专栏
05-05 1万+
原文地址::http://www.51hei.com/bbs/dpj-156743-1.html 相关文章 1、ST188----https://wenku.baidu.com/view/e31e9c956bec0975f465e258.html 使用时把右手食指指肚放在st188反射式红外传感器上，放置合适时会看到指示灯随心跳同时闪动，如果没有闪烁请适当调节手指压力，调节完后在测试过程中手指压力不要变，保持稳定，当指示灯有规律闪烁时表示信号正确。当单片机检测到大约第五次信号时开始显示这五次信号.
ST188传感器中文资料
最新发布
gitblog_06789的博客
04-27 312
ST188传感器中文资料 【下载地址】ST188传感器中文资料 ST188传感器中文资料库为您提供全面的技术支持，涵盖传感器概述、特点、应用领域及技术参数等关键信息。无论您是初次接触还是经验丰富的用户，都能从中找到实用的安装指南和常见问题解答。本资料详尽易懂，助您快速掌握ST188传感器的使用技巧，提升工作效率。立即探索...
ST188 反射式光电传感器测量转速
03-17
<think>嗯，用户想了解如何使用ST188反射式光电传感器进行转速测量。首先，我需要回忆一下ST188的基本工作原理。根据引用[1]，ST188由高发射功率的红外光电二极管和高灵敏度的光电晶体管组成，检测距离可调，用于非接触检测。反射式传感器通常是检测物体反射回来的红外光，所以当有物体靠近时，反射光会被接收器捕捉到，从而产生信号变化。 接下来，转速测量的原理应该是通过检测物体（比如旋转轴上的标记）经过传感器的次数，计算单位时间内的次数来得到转速。这通常需要将旋转物体贴上反光条或者开孔，这样每转一圈，传感器就能检测到一次或多次脉冲信号。 然后，硬件连接方面，ST188有三个引脚：VCC、GND和输出。输出信号应该是数字信号，当检测到物体时输出低电平或高电平。需要将这个信号连接到微控制器的GPIO口，通过中断或轮询的方式检测电平变化。 在软件处理部分，需要编写程序来捕捉脉冲信号，记录时间间隔。比如，使用定时器来计算两个上升沿或下降沿之间的时间，从而计算转速。公式应该是转速=60/(T*N)，其中T是周期，N是每转的脉冲数。 可能还需要考虑去抖动处理，因为机械接触或传感器可能会有噪声，导致误触发。可以通过软件延时或硬件滤波来解决。 另外，引用[2]提到E18-D80NK的检测距离可调，虽然这里讨论的是ST188，但可能ST188也有类似的调节机制，需要调整传感器与被测物体的距离，确保反射信号有效。引用[3]中的雨量传感器测试方法可能对模拟旋转标记的测试有参考价值，比如如何设置不同的测试条件。 最后，应用场景可能包括电机转速检测、打印机纸张检测等。需要确保用户了解安装注意事项，比如反光条的大小、传感器的距离调整，以及环境光干扰的可能影响。</think>### ST188反射式光电传感器转速测量方法及原理 #### 一、测量原理 1. **反射式检测** ST188通过发射红外光并接收物体反射的光信号实现非接触检测。当旋转物体表面存在反光标记（如反光条或凹槽）时，传感器会因反射光强度变化产生脉冲信号[^1]。 转速计算公式： $$n = \frac{60 \cdot f}{N}$$ 其中，$n$为转速（r/min），$f$为脉冲频率（Hz），$N$为旋转体每转的标记数。 2. **信号生成机制** - **标记通过时**：反射光增强 → 接收管导通 → 输出低电平 - **无标记时**：反射光减弱 → 接收管截止 → 输出高电平 #### 二、硬件实现步骤 1. **传感器安装** - 调整检测距离至4~13mm（通过电位器或机械结构） - 标记宽度需大于传感器响应时间对应的弧长 - 示例安装示意图： ``` [旋转盘] ← 反光标记 → [ST188传感器] ``` 2. **电路连接** ```text ST188引脚： VCC → 5V GND → GND OUT → 微控制器GPIO（需上拉电阻） ``` #### 三、软件处理流程 1. **脉冲计数法** ```python # 伪代码示例（基于定时中断） count = 0 start_time = 0 def interrupt_handler(): global count count += 1 # 定时计算转速 def calculate_rpm(): period = current_time - start_time frequency = count / period rpm = 60 * frequency / N # N为每转标记数 count = 0 start_time = current_time return rpm ``` 2. **周期测量法** 使用微控制器输入捕获功能，测量相邻脉冲的时间间隔$T$，则： $$n = \frac{60}{N \cdot T}$$ #### 四、注意事项 1. **抗干扰设计** - 添加RC低通滤波器（推荐值：R=10kΩ, C=0.1μF） - 软件去抖动（采样间隔>1ms） - 避免环境光直射传感器[^2] 2. **参数优化** - 标记对比度：建议反射率差>30% - 最大可测转速：$$n_{max} = \frac{60}{2t_r \cdot N}$$ 其中$t_r$为传感器响应时间（ST188约0.5ms） #### 五、典型应用场景 1. 电机转速监控 2. 打印机辊筒转速检测 3. 工业传送带速度测量[^3]
评论 4
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值