点云前视图和俯视图生成

点云前视图与俯视图生成

点云前视图与俯视图在一些多传感器融合的算法中作为网络的输入，因此有必要对齐进行了解。

1.点云俯视图的生成（Bev）

点云的俯视图由高度、强度以及密度组成。
（1）高度图：将点云在Z轴方向投影要xoy平面上，xoy平面的分辨率为0.1的二维网格，取每一个网格中点高度最大值记为这个网格的最大高度，即高度特征。这样只能获得一个高度图，因此在实际中在Z轴方向划分为M个块，按上述方法即可以每一个块生成一个高度图，即得到M个高度图。
（2）强度图：同样跟高度图一样，只不过取最大高度点的反射强度，这样能够保证强度图与高度图对应的是同一个点。注意强度图只有一个，并不像高度图那样进行划分。
（3）密度图：密度图是根据每一个网格中点云的个数。按照公式计算得到该网格对应的密度特征，具体公式如下：
m i n ( 1.0 , l o g ( N 1 ) l o g ( 64 ) ) \begin{array}{c} min\left ( 1.0,\frac{log(N 1)}{log(64)} \right ) \end{array} min(1.0,log(64)log(N 1))
其中N为该网格所有Z轴方向上的点个数，因此密度图也只有一个。
因此最终生成的点云俯视图的维度为（M 2，W，H）。

2.点云前视图的生成（FV）

点云前视图的生成相较于俯视图会麻烦一点，如果直接将点云投影到yoz平面会非常稀疏。因此需要将点云转到柱坐标系，再将柱面剪开摊平为矩形，生成前视图。

在柱坐标系下可以根据(x,y,z)坐标利用三角关系得到 θ \begin{array}{c} \theta \end{array} θ与 φ \begin{array}{c} \varphi \end{array} φ的值。根据水平分辨率以及垂直分辨率，即可换算得到该点在前视图的坐标。
水平分辨率：根据激光雷达的角分辨率即可得到水平方向的分辨率，以kitti为例。其角分辨率为0.09，视角为360度。
垂直分辨率：以kitti为例，其垂直视角为26.8度，其为64线的激光雷达，因此垂直分辨率为26.8/64=0.42度。
因此最终可以利用如下公式计算得到每一个点在前视图上面的坐标：
c = arctan ⁡ ( y / x ) / △ θ \begin{array}{c} c=\arctan (y/x)/\bigtriangleup \theta \end{array} c=arctan(y/x)/△θ
r = arctan ⁡ ( z / x 2 y 2 ) / △ μ \begin{array}{c} r=\arctan (z/\sqrt{x^{2} y^{2} } )/\bigtriangleup \mu \end{array} r=arctan(z/x2 y2 )/△μ
其中 △ θ \begin{array}{c} \bigtriangleup \theta \end{array} △θ与 △ μ \begin{array}{c} \bigtriangleup \mu \end{array} △μ分别代表水平分辨率与垂直分辨率。
至此点云的俯视图与前视图都已经生成完毕，如有错误，希望各位读者指出，共同学习！

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