Нас часто спрашивают, как работает сенсор LiDAR, когда идет дождь, снег, на него попадают пыль, грязь или насекомые. Эти загрязнения могут блокировать или отклонять лазерные лучи и уменьшать видимость датчика.
- Что такое оптическая апертура и почему это важно?
- Полевые испытания: Проблема с мертвыми насекомыми
- Результаты Полевых Испытаний
- Устойчивость к загрязнениям системы Lidar
Производители лидаров Ouster отказались от использования малых апертур в пользу больших и делятся с пользователями своим опытом минимизации воздействия загрязнений на работу сенсора.
В нашем каталоге представлены следующие модели лидаров Ouster: лидар Ouster OS-1, лидар Ouster OS-2, лидар Ouster OS-0.
Что такое оптическая апертура и почему это важно?
Объектив фотоаппарата — это упрощенная версия объективов лидара. В камерах апертура представляет собой отверстие, от размеров которого зависит количество света, поступающего в объектив. Апертура обычно расположена глубоко внутри объектива, ее открытие и закрытие влияет на диаметр пучка света на входе в объектив. Это называется «апертурой передней линзы» или «входной апертурой».
Размер диафрагмы также влияет на то, насколько случайные загрязнения будут сказываться на качестве изображения. Если непрозрачный объект (например, грязь или муха) больше, чем диафрагма, он полностью заблокирует ее, и изображения не будет. Если же диафрагма больше, чем посторонний объект, то количество света сократится только частично, и это окажет небольшое воздействие на качество изображения.
В LiDAR сенсорах Ouster используются лазеры VCSEL. Их оптическая апертура связана непосредственно с диаметром лазерного луча, который выходит из объектива. В приемнике, который также имеет оптическую апертуру, направление света меняется на противоположное.
Подобно камерам лидарные датчики с маленькими оптическими апертурами менее устойчивы к загрязнениям. Непрозрачные или преломляющие объекты, такие как капля дождя, могут отклонять лазерный луч, ослаблять сигнал и тем самым уменьшать дальность действия сенсора. При большей апертуре уровень сигнала не полностью блокируется, а только частично ослабляется, что имеет минимальное воздействие на итоговое облако точек.
Вывод: использование маленькой апертуры проблематично для любой камеры или лидара, работающих в среде, где возможны пыль, дождь, грязь, снег и другие посторонние объекты.
Полевые испытания: Проблема с мертвыми насекомыми
В компании Ouster провели серию тестов для демонстрации влияния относительно больших загрязнений (таких, как большое насекомое) на большую апертуру сенсора OS1.
Чтобы проверить производительность, сначала были зафиксированы значения интенсивности, или возвратная сила лазерного импульса с чистым сенсорным окном. Затем на сенсорное окно были помещены "жучки" диаметром 5 мм, и измерены новые значения интенсивности. Потом производилось сравнение полученных значений.
Чтобы измерить снижение интенсивности при увеличении дальности, мы перемещали сенсор многократно на разные расстояния.
Результаты Полевых Испытаний
Даже с непрозрачными загрязнениями на OS1-64, сенсор давал хороший обзор хотя и с небольшой потерей в интенсивности - на 47%. Загрязнение в 5 мм блокирует менее половины апертуры, а двойное сокращение поступающих лучей уменьшает дальность действия примерно на 15%. Большая апертура позволила лучу пройти вокруг помехи таким образом, что цель была идентифицирована с наименьшим воздействием на максимальную дальность.
|
|
6 м |
12 м |
18 м |
|
Снижение интенсивности |
47% |
36% |
57% |
|
Ожидаемое снижение дальности |
15% |
10% |
19% |
Дальше только лучше!
Такой показатель как устойчивость к загрязнениям, редко принимается во внимание при выборе системы LiDAR. Чаще покупатель задумывается о производительности, дальности, разрешении и поле зрения. Однако эта характеристика очень важна и может иметь критическое значение при съемке в определенных условиях. Мы рассмотрели это на примере сенсора LiDAR OS1. Ouster OS2 имеет апертуру, которая в два раза больше, чем у OS1, что делает его еще более устойчивым к загрязнениям.
