文章目录
- 激光雷达扫描畸变背景与运动补偿方法整理
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- 一、问题背景
- 二、目标
- 三、解决方法：基于IMU运动积分进行点云去畸变
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- [处理流程（对齐到帧尾 ref_t）](#处理流程（对齐到帧尾 ref_t）)
- 最终效果
激光雷达扫描畸变背景与运动补偿方法整理
一、问题背景
- 车辆向前匀速行驶，速度 10 m/s
- 激光雷达旋转扫描频率 10 Hz
- → 每帧扫描周期 100 ms (0.1s)
扫描期间车辆在运动，因此同一帧点云中的点并非采集于同一时刻：
| 时刻 | 激光扫描位置 | 车辆位置 |
|---|---|---|
| t = 0 ms（帧头） | 扫描到前方树，坐标 (10,0) | 车辆位置 A |
| t =100 ms（帧尾） | 扫描到后方房子，坐标(-10,0) | 车辆位置 B（前进1m） |
若直接拼成一个点云帧 = 不同时间点对应不同车辆位姿 → 必然畸变（扭曲）
失真原因
同一帧点云包含来自不同时间的扫描点，而车辆在这一段时间内发生了运动，导致整个点云处于不同坐标系下。
二、目标
将一帧点云中所有点的坐标对齐到同一个时间坐标系（统一参考时刻）
常用选择：对齐到该帧扫描结束的时刻（帧尾）
三、解决方法：基于IMU运动积分进行点云去畸变
核心思想：
对每个点使用 IMU 姿态解算和位移积分，求出其采样时刻相对于参考时刻的位姿变化，并反向补偿至统一坐标系。
处理流程（对齐到帧尾 ref_t）
对每个激光点 cur_p（其采样时间为 cur_t）处理如下：
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找到参考时间戳 ref_t 在 IMU 数据中的区间
(ref_t_imu_left, ref_t_imu_right] -
找到每个点 cur_t 对应的 IMU 时间区间
(cur_t_imu_left, cur_t_imu_right] -
IMU插值：计算 cur_t → cur_t_imu_right 的位姿变换矩阵
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IMU积分：计算 cur_t_imu_right → ref_t_imu_right 的位姿变换矩阵
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IMU插值：计算 ref_t_imu_right → ref_t 的位姿变换矩阵
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将所有位姿相乘得到：
T(cur_t → ref_t) -
对点坐标进行补偿，统一变换到 ref_t 坐标系下
最终效果
所有点的空间位置均被校正到 同一参考时刻的车辆坐标系
解决扫描周期内运动引起的点云畸变，得到真实无扭曲的点云帧。