2020 年 7 月,日本科学技术振兴机构 JST 下属战略创造研究推进事业小组 Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST)联合日本 Open Innovation Platform with Enterprises, Research Institute andAcademia(简称 OPERA)从市面上直接采购了 10 款 4 个品牌的激光雷达做了对比测试

 


这 10 款激光雷达中,Velodyne 的有 5 款,国产禾赛的两款,Ouster 的两款,速腾的一款。

 


第一轮评测对比的是激光雷达感知性能,分 5 个小选项,分别是二次反射 Sec.Reflections、强度偏差 Int.Aberrations、光晕 Blooming、丢失点 MissingPoints、交通标识视觉化 LineVisibility。

 

 

激光反射不止一次,合理利用能够增加点云密度,但有时强反射目标的二次反射会形成虚像,或许可以通过算法过滤重复点,但最好不要出现。10 款激光雷达中只有 VLP-32C 和 OS1-16 有二次反射虚像,合理利用多次反射也有可取之处,如已过车规的法雷奥 SCALA 就是三次反射回波。

 

 


强度偏差使反射强度值过大的目标可能导致噪音,激光雷达为增加探测距离和信噪比,就要增加功率密度,就容易出现这种噪音。10 款激光雷达中,128 线的 VLS-128 出现在 25 米内,HDL-64、OS1-64、OS1-16 应该是整个可测量范围内都会出现。

 

 


光晕类似于阳光强烈时产生的五颜六色的光晕圈,或者像我们用手按压液晶出现的色变,Ouster 的两款激光雷达都很明显。

 

 


丢失点的原因是有些弱反射目标或小反射面积被忽略了,Ouster 的同样很糟糕。

 

 


最后是交通标识视觉化识别,主要是车道线,车道线漆面材质与路面差别明显,激光雷达上会有明显反映,路沿和路上的诸如“stop”的字符也是如此,这种物理方式的识别可靠性远高于视觉算法,同时不受光线和浅积水积雪影响。路沿是高度有明显变化,激光雷达能够识别出高度变化。顺便说一句,路沿检测识别立体双目做得更好。 交通标识视觉化分非常好、好、可接受、差、非常差 5 个级别,VLS-128 明显胜出,毕竟它最贵,线束最密集,分辨率最高。禾赛的两款有扭曲失真,但还可以接受。Velodyne 最低端的 VLP-16 表现也不错。

 

 


接下来是测量距离精度对比,这里引入 RMSE 均方根误差概念,又称中误差,衡量观测精度的一种数字标准。亦称“标准误差”或“均方根差”。在相同观测条件下的一组真误差平方中数的平方根。因真误差不易求得,所以通常用最小二乘法求得的观测值改正数来代替真误差。它是观测值与真值偏差的平方和观测次数 n 比值的平方根,在实际测量中,观测次数 n 总是有限的,真值只能用最可信赖(最佳)值来代替。 近距离情况下,Ouster 和 Velodyne 的误差比较大,特别是 Velodyne 老 64 线激光雷达,这也是现在几乎没人用的原因,而禾赛 64 线非常优秀,整个测量区域内都很优秀,怪不得国外厂家很多在用禾赛激光雷达。有些激光雷达有效距离近,RMSE 过大,已经不计入有效测量范围,Ouster 表现很差,64 线只有 65 米,OS1-16 只有 25 米。

 

 


接下来是点云数量对比测试,Ouster 表现非常糟糕,64 线还不如 Velodyne 的 32 线,85-120 米连 16 线都不如,更不如禾赛的 40 线。禾赛表现非常优秀,40 线几乎接近 Velodyne 64 线的水准。

 

 


车辆点云密度,禾赛的 64 线压倒了 Velodyne 的 64 线,相当惊人。VLP-32C 表现也不错。

 

 


行人点云密度,VLS 在近距离领先,远距离仍然不及禾赛的 64 线。

 

 


很明显,禾赛的 40 线完全压倒了 Ouster 的 64 线,速腾的 32 线也比 Velodyne 的 VLP-32C 要强。

 

 


衡量激光雷达反射强度分离度的指标为 symmetric KL divergence (MKL),这个值越高,证明强度分离性越好,也就可以激光雷达强度值来做点文章,比如物理方式识别车道线,利用强度成像取得灰度图像,做高精度定位或道路标识识别。 左边一列是白色目标与钻石型 Diamond 目标之间的平均分离度,右边一列是白色目标于 Velvet 目标之间的平均分离度。Ouster 还是表现最糟糕。40 线禾赛表现最好。

 

 


VLP-16 近距离表现最好。

 

 


禾赛毫无疑问是第一名,Ouster 需要更多努力。这也证明,我国的激光雷达丝毫不次于国外的,中国的月亮一样圆。