本次激光雷达工作原理的讲解主要是针对三角测距激光雷达,此篇文章的源起也是因为本人最近购买了思岚科技的rplidar A3激光雷达,使用之后感觉还是很不错的。rplidar A3是一种三角测距激光雷达,三角测距激光雷达和TOF激光雷达的原理是有区别的,TOF激光雷达是根据测量光的飞行时间来计算距离的。而三角测距激光雷达是通过摄像头的光斑成像位置来解三角形的。
为了方便讲解三角测距激光雷达的原理,本人在纸上画了个草图,如下图所示
01是激光发射器,射出去的激光由红色虚线表示,A,B,C是三个反射点。02是摄像头光心轴,绿色三角形代表用来捕捉反射光斑的相机模型。这张图画的是经典小孔模型。A,B,C的成像点分别是A‘,B’,C‘.由于激光发射器和相机安装的相对位置是已知的,也就是说相机的光心轴和激光(线)的角度已知(本图画的是90度),线段01,02长度已知,角01,02A也已知(通过成像点在像平面的位置可以知道),于是问题变成了一个“角边角问题”,上过初中数学的应该都知道,已知“角边角”,三角形有唯一解,于是01A的长度是可以算出来的。同理,B,C两点距离01的距离也是可解的。
当然,如果这样安装,相机成像只有一半的,这时候可以调整相机安装方式,这样大部分区域都可以成像了。
这些相机模型都还是小孔模型,那有没有更好的方法利用相机的sensor来采样呢?
是不是有人会想到如何将整个量程均匀分布在相机sensor上呢?这时候就可以换透镜,那就有了下面这张图,圆形区域代表透镜,(下图中画的是常见的圆形表示,但实际上这个透镜应该有点凹,效果才会理想)。由于这种rplidar是二维的,所以成像sensor做成长条状就够了。
激光三角测距雷达已讲解完毕,看完大家是不是觉得激光雷达原理(激光三角测距雷达)其实也没有想象中难呢!
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