网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

激光雷达点云中“鬼影”和“膨胀”是什么原因导致的?

0
分享至

[首发于智驾最前沿微信公众号]激光雷达是自动驾驶汽车重要的感知硬件之一,已成为许多车企的主流选择。激光雷达不断向周围环境发射激光束,并接收从物体表面反射回来的光信号,依据光的飞行时间计算出目标的距离、位置,从而生成三维点云。基于这一原理,激光雷达能够为自动驾驶系统提供对前方障碍物清晰、精准的感知能力。



图片源自:网络

但在实际应用中,当激光束照射到如车牌金属层、铝合金交通标志牌或反光胶贴等反射率极高的表面时,其反射过程便无法与常规物体那样“理想”。这些表面会将大量激光能量几乎无损地沿原路强烈反射回接收器。由于激光雷达接收器对强反射信号极为敏感,这种情形容易在点云数据中引发“鬼影”与“膨胀”的问题。这些因高反射表面引起的点云误差,无疑给后续的感知算法带来非常大的挑战。

鬼影和膨胀是个啥?

所谓鬼影,就是指点云中出现了实际环境并不存在的虚假物体轮廓。举个例子,一块位于车辆左侧的交通标志牌,其强反射信号可能在点云中于车辆前方或右侧错误地生成一个类似的点云簇,导致系统误判为真实障碍,引发不必要的减速或避让,这会严重影响感知可靠性。



含有“鬼影”的点云,图片源自:网络

膨胀则是指真实物体的点云轮廓因信号过强而向外扩散,使其尺寸被显著放大。继续以一个例子来理解下,一块宽仅几十厘米的反光标牌,可能在点云中呈现为一两米宽的模糊团块。这不仅影响对物体实际尺寸的准确判断,还会干扰后续的障碍物分类、跟踪等关键感知任务。



路牌点云“膨胀”,图片源自:网络

这两种误差都会直接增加感知算法精准识别与环境理解的难度。

为什么高反射物体会让激光雷达出问题

从刚刚的两个概念中我们会发现,点云出现鬼影和膨胀的问题,都是高反射物体造成的。要理解这些问题出现的原因,需要回到激光雷达的信号发射和接收机制本身。激光雷达发射的光是非常短的脉冲,它们在空间中扩散,然后击中物体表面。一部分光被吸收,一部分光被散射,还有一部分被反射回传感器。感知系统会根据返回光的时间来计算距离位置。

正常情况下,大多数物体都是漫反射表面。所谓漫反射,就是光打上去以后向各个方向平均散开,返回到接收器的只有一小部分,它们的强度相对适中,信号和噪声比(SNR)稳定。

但高反射物体并不是漫反射表面,它们属于高反射表面甚至是角反射体。所谓角反射体,就是指光线打上去之后大部分能沿入射方向原路返回(类似交通标牌上的那种材料效果)。这种物体会在短时间内把很多光“推回”激光雷达接收器。由于物体表面和入射角的不同,高反射物体产生的激光回波强度会远高于漫反射物体。



图片源自:网络

这种强反射带来的直接结果,就是接收器会捕获到强度异常高的回波信号。激光雷达的探测器依据信号强度进行判断,当遇到如此强烈的回波时,便会将其直接认定为有效的空间反射点,从而把这些异常信号当作真实物体的位置信息予以记录和处理。

有些强反射有时还不是直接返回,其可能发生多次反射或者在不同路径上传播后再反射回来。如光线在传感器内部某些表面反射之后,再次被高反射目标反射回来,这种经过额外路径的信号也可能被接收器捕捉到。由于这类多次反射回来的信号实际经过的时间比直接反射要长,系统就会错误地认为这个点离得更远,从而在点云上形成“在真实物体后方”的虚假点,也就是鬼影。

还有一种情况是当高反射信号太强的时候,会对雷达内部多个通道之间产生串扰。激光雷达通常由许多发射和接收通道组成,它们在同一时间内同时工作。当某个通道接收到过强的反射时,这个强信号可能会泄漏到其他通道的接收模块里,使得那些通道错误地产生点。这种不同通道之间的干扰,也是鬼影产生的一个重要原因。

鬼影和膨胀为什么看起来那么“像真的”

理解了信号为何出错,我们就可以解释为什么鬼影和膨胀看起来特别容易迷惑自动驾驶系统。

激光雷达输出的是点云数据,每一个激光脉冲返回后都会在三维空间里生成一个点,表示那里有反射体。如果这些点来自真实障碍物,那么整个点云就描述了障碍物的形状和位置。但如果这些点是错误的返回结果,它们在空间里的分布仍然可能形成一个看起来有结构、有形状的团簇,这样的虚假的“形状”在视觉上也会被感知算法错误识别为真实物体。



图片源自:网络

高反射物体除了在真实位置反射,也会在附近产生多个不同距离、不同角度的次级反射回波。这些次级回波还不是真正的噪点,而是有一定规律的分布,这就让错误点看起来有连续性。算法在聚类分析或分类判断的时候会把它们当成真实目标的延伸,从而误判目标尺寸、方位甚至移动轨迹。

膨胀现象有点像“点云模糊”。因为高反射信号的强度和接收器的动态响应可能导致飞行时间的微小误差,或者影响激光束在周边空间的探测结果。这就使得原本应该集中在物体表面的点云被“拉散”了一点,看上去比实际更宽、更大。虽然这些点并不是虚假物体,但它们在空间分布上的扩散让感知系统误以为物体比实际更大。

最后的话

高反射物体带来的激光雷达鬼影和膨胀现象,是激光雷达技术必须面对的难题。其背后的根本原因,就是高反射表面产生了异常强的回波信号和多路径反射,导致接收器接收到的信号不再是简单的一次主反射,而是夹杂了大量次级返回和串扰。这些错误信号被误当成真实点,就形成了看似真实却不存在的点云结构(鬼影),或者把真实物体的点云范围拉得更大(膨胀)。只有解决这些问题,才能让自动驾驶的感知更加精准。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
特朗普强硬表态,谁敢拦截对台军售就对谁开战,美国军工股暴涨

特朗普强硬表态,谁敢拦截对台军售就对谁开战,美国军工股暴涨

我心纵横天地间
2026-01-07 16:57:21
获刑13年,江苏省政协原副主席王昊受贿案一审宣判

获刑13年,江苏省政协原副主席王昊受贿案一审宣判

界面新闻
2026-01-07 17:02:01
秘鲁总统赫里:完全赞同美国对委内瑞拉的干预行动,已采取了必要的措施,并且现在必须逐步恢复民主秩序

秘鲁总统赫里:完全赞同美国对委内瑞拉的干预行动,已采取了必要的措施,并且现在必须逐步恢复民主秩序

和讯网
2026-01-07 12:16:18
中方发布2号公告,断高市光刻胶后路,日媒:当众问中国一个问题

中方发布2号公告,断高市光刻胶后路,日媒:当众问中国一个问题

知法而形
2026-01-07 16:52:08
中方是否计划采取行动帮助马杜罗夫妇获释?外交部回应

中方是否计划采取行动帮助马杜罗夫妇获释?外交部回应

新京报政事儿
2026-01-07 15:41:25
太棒了!苹果推出 iPhone 换电池半价活动

太棒了!苹果推出 iPhone 换电池半价活动

XCiOS俱乐部
2026-01-07 15:03:15
河南一大爷实拍“素颜巴黎”照片火遍全网,埃菲尔铁塔被调侃像“电线塔

河南一大爷实拍“素颜巴黎”照片火遍全网,埃菲尔铁塔被调侃像“电线塔

大象新闻
2026-01-07 19:53:19
5-0!U23亚洲杯首场惨案,日本以小打大仍狂胜,中国队冲首个八强

5-0!U23亚洲杯首场惨案,日本以小打大仍狂胜,中国队冲首个八强

侃球熊弟
2026-01-07 21:26:10
巧立名目地从老百姓口袋里掏钱,真是不遗余力

巧立名目地从老百姓口袋里掏钱,真是不遗余力

胖胖说他不胖
2026-01-07 10:00:09
中方下“逐客令”,直言:一粒大米也不要,直接叫停900万吨订单

中方下“逐客令”,直言:一粒大米也不要,直接叫停900万吨订单

爱吃醋的猫咪
2025-12-27 16:24:13
涨疯了!一盒100根,价值400万元,堪比上海一套房,龙头股狂飙

涨疯了!一盒100根,价值400万元,堪比上海一套房,龙头股狂飙

每日经济新闻
2026-01-07 13:59:07
摄影还是监控?小米17 Ultra的2亿像素镜头或引发诉讼潮

摄影还是监控?小米17 Ultra的2亿像素镜头或引发诉讼潮

手机中国
2026-01-07 07:58:08
日本芯片材料制造商宁背债务不涨售价,总裁:涨价是对客户的背叛

日本芯片材料制造商宁背债务不涨售价,总裁:涨价是对客户的背叛

风向观察
2026-01-07 13:37:16
江苏调查组在徐湖平别墅搜出啥?太离谱!

江苏调查组在徐湖平别墅搜出啥?太离谱!

鹤羽说个事
2026-01-07 11:06:57
法国、德国、英国、意大利、波兰、西班牙和丹麦欧洲7国领导人联合声明:格陵兰岛属于其人民

法国、德国、英国、意大利、波兰、西班牙和丹麦欧洲7国领导人联合声明:格陵兰岛属于其人民

每日经济新闻
2026-01-06 23:57:42
华为Mate80突然官降:1月7日,惊喜大反转

华为Mate80突然官降:1月7日,惊喜大反转

科技堡垒
2026-01-07 12:46:59
官方揭秘美军三角洲突击队抓捕马杜罗全过程:一场外科手术式的精准行动

官方揭秘美军三角洲突击队抓捕马杜罗全过程:一场外科手术式的精准行动

回旋镖
2026-01-06 22:20:50
50岁安吉丽娜·朱莉出售洛杉矶2450万美元豪宅,被曝计划移居,“或为摆脱与前夫布拉德·皮特的纠葛”

50岁安吉丽娜·朱莉出售洛杉矶2450万美元豪宅,被曝计划移居,“或为摆脱与前夫布拉德·皮特的纠葛”

鲁中晨报
2026-01-07 15:57:25
闫学晶风波不断升级!网友扒出其儿子考中戏新疆班,分数要低30分

闫学晶风波不断升级!网友扒出其儿子考中戏新疆班,分数要低30分

小徐讲八卦
2026-01-07 16:31:06
原来iPhone自带的这些软件这么香,之前删了的我血亏!

原来iPhone自带的这些软件这么香,之前删了的我血亏!

我不叫阿哏
2026-01-05 13:17:43
2026-01-08 04:12:49
智驾最前沿
智驾最前沿
自动驾驶领域专业的技术、资讯分享平台。我们的slogan是:聚焦智能驾驶 ,紧盯行业前沿。
318文章数 11关注度
往期回顾 全部

科技要闻

精华!黄仁勋CES记者会:揭秘新款大杀器

头条要闻

美军扣押俄潜艇护航的油轮 俄罗斯外交部回应

头条要闻

美军扣押俄潜艇护航的油轮 俄罗斯外交部回应

体育要闻

卖水果、搬砖的小伙,与哈兰德争英超金靴

娱乐要闻

《马背摇篮》首播,革命的乐观主义故事

财经要闻

农大教授科普:无需过度担忧蔬菜农残

汽车要闻

燃油驾趣+智能电感双Buff 试驾全新奥迪Q5L

态度原创

数码
教育
旅游
时尚
军事航空

数码要闻

技嘉Z890主板适配英特尔新处理器,还展示256GB内存!

教育要闻

在AI时代,教育有三个基本原理不会变

旅游要闻

嗨到凌晨3点!仙游一网红夜市即将启用!0成本即可当老板...

李梦系穿搭,就这么养成了

军事要闻

特朗普政府正在讨论获取格陵兰岛的方案 包括军事选项

无障碍浏览 进入关怀版