Velodyne、禾賽、速騰、Ouster四大品牌，十款激光雷達(dá)全面對(duì)比評(píng)測(cè)

2020 年 7 月，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu) JST 下屬戰(zhàn)略創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)小組 Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST)聯(lián)合日本 Open Innovation Platform with Enterprises, Research Institute andAcademia（簡(jiǎn)稱(chēng) OPERA）從市面上直接采購(gòu)了 10 款 4 個(gè)品牌的激光雷達(dá)做了對(duì)比測(cè)試。

這 10 款激光雷達(dá)中，Velodyne 的有 5 款，國(guó)產(chǎn)禾賽的兩款，Ouster 的兩款，速騰的一款。

第一輪評(píng)測(cè)對(duì)比的是激光雷達(dá)感知性能，分 5 個(gè)小選項(xiàng)，分別是二次反射 Sec.Reflections、強(qiáng)度偏差 Int.Aberrations、光暈 Blooming、丟失點(diǎn) MissingPoints、交通標(biāo)識(shí)視覺(jué)化 LineVisibility。

?

激光反射不止一次，合理利用能夠增加點(diǎn)云密度，但有時(shí)強(qiáng)反射目標(biāo)的二次反射會(huì)形成虛像，或許可以通過(guò)算法過(guò)濾重復(fù)點(diǎn)，但最好不要出現(xiàn)。10 款激光雷達(dá)中只有 VLP-32C 和 OS1-16 有二次反射虛像，合理利用多次反射也有可取之處，如已過(guò)車(chē)規(guī)的法雷奧 SCALA 就是三次反射回波。

強(qiáng)度偏差使反射強(qiáng)度值過(guò)大的目標(biāo)可能導(dǎo)致噪音，激光雷達(dá)為增加探測(cè)距離和信噪比，就要增加功率密度，就容易出現(xiàn)這種噪音。10 款激光雷達(dá)中，128 線(xiàn)的 VLS-128 出現(xiàn)在 25 米內(nèi)，HDL-64、OS1-64、OS1-16 應(yīng)該是整個(gè)可測(cè)量范圍內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)。

光暈類(lèi)似于陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)產(chǎn)生的五顏六色的光暈圈，或者像我們用手按壓液晶出現(xiàn)的色變，Ouster 的兩款激光雷達(dá)都很明顯。

丟失點(diǎn)的原因是有些弱反射目標(biāo)或小反射面積被忽略了，Ouster 的同樣很糟糕。

最后是交通標(biāo)識(shí)視覺(jué)化識(shí)別，主要是車(chē)道線(xiàn)，車(chē)道線(xiàn)漆面材質(zhì)與路面差別明顯，激光雷達(dá)上會(huì)有明顯反映，路沿和路上的諸如“stop”的字符也是如此，這種物理方式的識(shí)別可靠性遠(yuǎn)高于視覺(jué)算法，同時(shí)不受光線(xiàn)和淺積水積雪影響。路沿是高度有明顯變化，激光雷達(dá)能夠識(shí)別出高度變化。順便說(shuō)一句，路沿檢測(cè)識(shí)別立體雙目做得更好。?交通標(biāo)識(shí)視覺(jué)化分非常好、好、可接受、差、非常差 5 個(gè)級(jí)別，VLS-128 明顯勝出，畢竟它最貴，線(xiàn)束最密集，分辨率最高。禾賽的兩款有扭曲失真，但還可以接受。Velodyne 最低端的 VLP-16 表現(xiàn)也不錯(cuò)。

接下來(lái)是測(cè)量距離精度對(duì)比，這里引入 RMSE 均方根誤差概念，又稱(chēng)中誤差，衡量觀(guān)測(cè)精度的一種數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。亦稱(chēng)“標(biāo)準(zhǔn)誤差”或“均方根差”。在相同觀(guān)測(cè)條件下的一組真誤差平方中數(shù)的平方根。因真誤差不易求得，所以通常用最小二乘法求得的觀(guān)測(cè)值改正數(shù)來(lái)代替真誤差。它是觀(guān)測(cè)值與真值偏差的平方和觀(guān)測(cè)次數(shù) n 比值的平方根，在實(shí)際測(cè)量中，觀(guān)測(cè)次數(shù) n 總是有限的，真值只能用最可信賴(lài)（最佳）值來(lái)代替。?近距離情況下，Ouster 和 Velodyne 的誤差比較大，特別是 Velodyne 老 64 線(xiàn)激光雷達(dá)，這也是現(xiàn)在幾乎沒(méi)人用的原因，而禾賽 64 線(xiàn)非常優(yōu)秀，整個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)都很優(yōu)秀，怪不得國(guó)外廠(chǎng)家很多在用禾賽激光雷達(dá)。有些激光雷達(dá)有效距離近，RMSE 過(guò)大，已經(jīng)不計(jì)入有效測(cè)量范圍，Ouster 表現(xiàn)很差，64 線(xiàn)只有 65 米，OS1-16 只有 25 米。

接下來(lái)是點(diǎn)云數(shù)量對(duì)比測(cè)試，Ouster 表現(xiàn)非常糟糕，64 線(xiàn)還不如 Velodyne 的 32 線(xiàn)，85-120 米連 16 線(xiàn)都不如，更不如禾賽的 40 線(xiàn)。禾賽表現(xiàn)非常優(yōu)秀，40 線(xiàn)幾乎接近 Velodyne 64 線(xiàn)的水準(zhǔn)。

車(chē)輛點(diǎn)云密度，禾賽的 64 線(xiàn)壓倒了 Velodyne 的 64 線(xiàn)，相當(dāng)驚人。VLP-32C 表現(xiàn)也不錯(cuò)。

行人點(diǎn)云密度，VLS 在近距離領(lǐng)先，遠(yuǎn)距離仍然不及禾賽的 64 線(xiàn)。

很明顯，禾賽的 40 線(xiàn)完全壓倒了 Ouster 的 64 線(xiàn)，速騰的 32 線(xiàn)也比 Velodyne 的 VLP-32C 要強(qiáng)。

衡量激光雷達(dá)反射強(qiáng)度分離度的指標(biāo)為 symmetric KL divergence (MKL)，這個(gè)值越高，證明強(qiáng)度分離性越好，也就可以激光雷達(dá)強(qiáng)度值來(lái)做點(diǎn)文章，比如物理方式識(shí)別車(chē)道線(xiàn)，利用強(qiáng)度成像取得灰度圖像，做高精度定位或道路標(biāo)識(shí)識(shí)別。?左邊一列是白色目標(biāo)與鉆石型 Diamond 目標(biāo)之間的平均分離度，右邊一列是白色目標(biāo)于 Velvet 目標(biāo)之間的平均分離度。Ouster 還是表現(xiàn)最糟糕。40 線(xiàn)禾賽表現(xiàn)最好。

VLP-16 近距離表現(xiàn)最好。

禾賽毫無(wú)疑問(wèn)是第一名，Ouster 需要更多努力。這也證明，我國(guó)的激光雷達(dá)絲毫不次于國(guó)外的，中國(guó)的月亮一樣圓。