內容簡介
針對目前單點掃描激光雷達成像儀存在對激光器重復頻率要求高、需要掃描裝置、光學係統設計復雜、 功耗大、成像速度低等缺點,機載和(/或)星載麵陣激光雷達成像儀的研製已經成為靠前研究的熱點。本書麵嚮當前靠前麵陣激光雷達遙感技術發展的前沿,係統地、全麵地描述瞭作者所在課題組近幾年來在麵陣激光雷達成像儀研究方麵的近期新成果,包括麵陣激光雷達成像的原理、激光器、光機係統、探測處理、主控係統、多通道高精度量測、麵陣激光雷達幾何成像模型到麵陣激光雷達數據的應用。 周國清,周祥 著 周國清,男,漢族,1965年1月生,江西湖口人,現任桂林理工大學副校長。博士,教授,博士生導師,第六批國傢“韆人計劃”學者,國傢863計劃地球觀測與導航領域專傢。入選2014年“國傢新世紀百韆萬人纔工程”人員名單。我一直對那種能夠“看穿”世界的科技很著迷,激光雷達無疑是其中最讓我好奇的之一。收到《麵陣激光雷達成像原理、技術及應用》這本書後,我迫不及待地翻閱起來,想看看它到底能給我揭示怎樣的奧秘。 這本書的結構安排得相當閤理,從“原理”到“技術”再到“應用”,層層遞進,邏輯清晰。在“原理”部分,作者用一種非常嚴謹但不失趣味的方式,解釋瞭激光是如何産生和傳播的,以及它與物質相互作用的物理機製。我尤其對“衍射”、“乾涉”等概念在激光雷達成像中的作用有瞭更深的理解,這讓我明白為什麼激光雷達能夠實現如此高精度的測距和成像。書中還詳細講解瞭麵陣激光雷達與傳統掃描式激光雷達在工作方式上的根本區彆,以及麵陣技術帶來的效率和信息量上的優勢。 “技術”部分則讓我看到瞭這項技術是如何從理論走嚮實踐的。關於激光發射單元、光學接收單元、以及核心的探測器陣列,書中都進行瞭詳細的介紹。我特彆關注瞭不同類型探測器的優劣勢分析,以及它們在不同應用場景下的選擇依據。同時,書中對信號處理和數據融閤技術的闡述,也讓我意識到,從原始的激光迴波到最終的高質量三維圖像,需要經過一係列復雜的算法和處理流程。這些技術細節,對於理解激光雷達的性能至關重要。 “應用”部分則是我最感興趣的。這本書非常全麵地展示瞭麵陣激光雷達在各個領域的應用前景。我看到瞭它在自動駕駛領域的關鍵作用,如何幫助車輛構建周圍環境的三維地圖,實現精準避障和路徑規劃。我還瞭解到,在機器人導航、三維測繪、虛擬現實、安防監控等領域,激光雷達也發揮著不可替代的作用。書中甚至提到瞭它在一些新興領域的應用,比如無人機巡檢和工業自動化,這讓我對這項技術的發展潛力有瞭更深的認識。 這本書的優點在於,它既有理論深度,又有實際應用廣度。作者在講解復雜技術的同時,盡量用通俗易懂的語言來闡述,並輔以圖示和案例,使得非專業讀者也能相對容易地理解。這本書對於我來說,不僅僅是瞭解一項技術,更是看到瞭科技如何改變世界的一個縮影。
評分讀完《麵陣激光雷達成像原理、技術及應用》這本書,我最大的感受是,原來我們眼中“看不見”的世界,可以通過這樣一種技術被如此精確地“測量”和“描繪”齣來。我一直對那些能夠提供三維空間信息的設備很感興趣,而這本書,正是將激光雷達這一神奇技術,從“是什麼”到“怎麼用”,進行瞭深入淺齣的剖析。 書的開篇,作者就從激光本身的基本特性入手,講解瞭激光是如何産生、傳播,以及與物體發生相互作用的。這些基礎知識對於理解激光雷達的工作原理至關重要。特彆是關於激光的相乾性、方嚮性和單色性,在書中得到瞭非常詳盡的闡述,這讓我明白為什麼激光能夠實現高精度的測距和成像。隨後,它就引齣瞭麵陣激光雷達的核心概念——即一次性獲取整個二維圖像信息,這與傳統逐點掃描的激光雷達有著本質的區彆。書中對不同類型的麵陣激光雷達,如TOF和FMCW,進行瞭詳細的原理介紹,並對比瞭它們在測距精度、抗乾擾能力和成本等方麵的差異。 在“技術”層麵,這本書更是將理論與實踐緊密結閤。它不僅介紹瞭激光雷達係統的組成部分,包括激光器、光學係統、探測器陣列、信號處理單元等,還深入講解瞭各種關鍵技術。例如,關於探測器陣列的類型、性能指標以及如何提高探測效率的討論,讓我對激光雷達的“眼睛”有瞭更深的認識。同時,書中對數據采集、信號處理、點雲濾波、目標識彆等方麵的算法介紹,也讓我看到瞭如何從原始的激光數據中提取齣有用的信息,並構建齣高質量的三維模型。 而“應用”部分,更是這本書最吸引我的地方。我看到瞭麵陣激光雷達在自動駕駛領域的革命性作用,它如何為車輛提供全方位的環境感知,實現安全可靠的導航。我也瞭解到,在三維測繪、機器人導航、虛擬現實、安防監控、工業檢測等眾多領域,激光雷達都扮演著越來越重要的角色。書中列舉瞭許多具體的應用案例,讓我對這項技術在現實世界中的價值有瞭更直觀的體會。 總的來說,這本書的優點在於它能夠將一個相對復雜的技術,通過清晰的邏輯、詳細的闡述以及豐富的案例,呈現在讀者麵前。它既有嚴謹的科學理論作為支撐,又不乏貼近實際的應用視角,對於想要深入瞭解激光雷達成像技術的人來說,無疑是一本非常值得推薦的讀物。
評分拿到這本書,我其實是抱著一種“碰碰運氣”的心態。市麵上關於各種高科技技術的書籍琳琅滿目,很多時候,它們要麼過於淺顯,要麼又過於晦澀,很難找到那種既能讓你漲知識,又能讓你覺得“學有所用”的書。而這本《麵陣激光雷達成像原理、技術及應用》,在我看來,恰好就做到瞭這一點。 這本書給我的第一印象是,它對“原理”的闡述相當紮實。作者並沒有直接跳到高大上的技術名詞,而是循序漸進地從激光的基本特性講起。我之前對激光的理解僅僅停留在“發光”的層麵,但書中詳細講解瞭激光的單色性、方嚮性、相乾性等關鍵性質,以及這些性質是如何通過泵浦、諧振腔等物理過程實現的。這讓我對激光的産生有瞭更深層次的認識。 接著,它深入到麵陣激光雷達的“成像”環節。讓我印象深刻的是,書中對“點雲”這一概念的解釋。我一直以為激光雷達輸齣的是一張張照片,但實際上它輸齣的是三維空間中的無數個點,每個點都帶有距離、強度等信息。這本書詳細解釋瞭麵陣激光雷達是如何通過一次性發射和接收多束激光,然後通過測量每束激光的返迴時間或相位差,來構建齣這個三維點雲的。書中還對比瞭不同的麵陣掃描方式,以及它們在效率和數據質量上的差異。 在“技術”部分,我看到瞭一些讓我覺得非常“前沿”的內容。比如,關於新型探測器技術的介紹,像CMOS圖像傳感器在激光雷達中的應用,以及各種抗乾擾技術。我還瞭解到,為瞭提高成像的精度和分辨率,需要在光學設計、電子硬件以及軟件算法等多個層麵進行協同優化。書中對信號處理的講解,從原始的模擬信號如何轉化為數字信號,再到各種降噪、濾波和特徵提取算法,都給齣瞭詳細的說明。 最後,“應用”部分更是這本書的亮點。我看到瞭激光雷達在現實世界中的各種“酷”應用。特彆是在無人機和機器人領域,激光雷達是如何幫助它們“看清”周圍的環境,實現自主導航和避障的。書中還提到瞭它在工業自動化、文物保護等領域的應用,這些是我之前很少接觸到的。這本書的價值在於,它不僅展示瞭技術的“能做什麼”,更讓我理解瞭“為什麼能做”以及“如何做”。
評分我通常對技術類的書籍不太感冒,總覺得離我的生活太遙遠,而且一旦涉及專業名詞,就很容易産生畏難情緒。但這次偶然翻閱瞭《麵陣激光雷達成像原理、技術及應用》,卻意外地發現它並沒有那麼“高冷”。 首先,這本書的“原理”部分,我覺得寫得非常有條理。它並沒有一開始就拋齣復雜的公式,而是先從激光的基本物理概念入手,比如激光的相乾性、單色性等,然後慢慢引申到激光雷達的工作原理。書中對不同類型的激光雷達,比如脈衝式和連續波式,以及它們各自的優勢和劣勢,都做瞭清晰的對比。我印象深刻的是關於“迴波信號”的講解,理解瞭激光在遇到物體後,會産生不同強度和延遲的迴波,而激光雷達正是通過分析這些迴波來獲取信息的。 接著,“技術”部分則更像是給我打開瞭一扇新世界的大門。我之前一直以為成像設備就是一個“盒子”,裏麵有什麼元器件是看不見的。但這本書把激光雷達的“心髒”——探測器,以及“眼睛”——光學係統,都進行瞭詳細的介紹。特彆是關於麵陣探測器的部分,它讓我明白瞭為什麼叫做“麵陣”,以及這種技術相比於傳統掃描式激光雷達在效率上的巨大提升。書中還提到瞭很多關於信號處理的技術,比如如何從雜亂的信號中提取齣有用的信息,如何提高成像的穩定性和魯棒性,這部分讓我感覺非常“實在”。 在“應用”方麵,這本書更是讓我驚嘆不已。我一直對自動駕駛很感興趣,而書中詳細介紹瞭激光雷達在自動駕駛中的核心作用,比如它如何為車輛提供精準的周圍環境感知,實現障礙物檢測、路徑規劃等。我還看到瞭激光雷達在三維重建、虛擬現實、安防監控等領域的廣泛應用,這些都讓我看到瞭這項技術巨大的發展潛力。書中還提到瞭它在一些我之前意想不到的領域,比如精準農業和醫療影像,這讓我對激光雷達的想象空間又拓寬瞭。 總的來說,這本書雖然涵蓋瞭相當多的專業知識,但作者的敘述方式很清晰,而且非常注重將理論與實際相結閤。對於像我這樣非專業齣身的讀者來說,它提供瞭一個很好的學習路徑,讓我能夠逐步理解這項復雜但又極具前景的技術。
評分這本書我拿到手已經有一段時間瞭,雖然我並不是激光雷達領域的專業人士,但我一直對高科技成像技術充滿好奇。拿到這本《麵陣激光雷達成像原理、技術及應用》後,我本來抱著學習一些基礎知識的目的。但讀下來,發現它遠不止是“基礎”。 書的開篇部分,對於激光的産生、傳播以及與物質相互作用的物理原理,講解得相當透徹,甚至深入到瞭量子力學層麵。一開始我有些擔心會過於枯燥,但作者巧妙地將復雜的物理概念與實際的應用場景聯係起來,比如通過光強衰減、散射效應等來解釋為什麼激光在不同介質中的探測距離和效果會有差異。我印象最深的是關於“相乾性”的論述,它直接關係到乾涉式激光雷達的精度,書中用通俗易懂的比喻解釋瞭為什麼高相乾性的激光束能夠實現更精確的測量。 隨後,它逐步過渡到瞭麵陣激光雷達的成像機理。這裏的“麵陣”概念,對於我這種非專業讀者來說,是一個巨大的知識點。我之前接觸的很多成像設備都是掃描式的,而麵陣一次性獲取整個麵的信息,效率和信息量上都有質的飛躍。書中詳細闡述瞭不同類型的麵陣激光雷達,比如TOF(Time-of-Flight)和FMCW(Frequency-Modulated Continuous Wave)的原理,以及它們各自的優缺點。TOF部分,我理解為就像給物體發齣一束光,然後測量光往返的時間來計算距離,而FMCW則更像是通過發送不同頻率的光來“調頻”然後分析迴波信號的頻率變化來測距。書中對這兩種方法的數學模型和信號處理流程都有詳細的介紹,雖然部分數學公式讓我有些吃力,但我能感受到它背後嚴謹的邏輯。 再往後,就是關於“技術”的部分,這讓我看到瞭理論如何轉化為實際應用。關於探測器、光學元件、信號處理芯片等關鍵硬件的介紹,讓我對構成一個完整的激光雷達係統有瞭更直觀的認識。書中還提到瞭各種先進的探測技術,比如 SPAD(Single-Photon Avalanche Diode)陣列,這種技術能夠探測到單光子級彆的信息,這在極低光照條件下進行成像時至關重要。對於數據采集和預處理的討論,也讓我瞭解到從原始的激光點雲數據到最終的可視化圖像,需要經過一係列復雜的算法處理,包括濾波、去噪、配準等等。 最後,關於“應用”的部分,更是讓我眼前一亮。書中列舉瞭激光雷達在自動駕駛、三維測繪、機器人導航、安防監控、工業檢測等多個領域的應用案例。我特彆關注瞭自動駕駛部分,書中解釋瞭激光雷達如何為車輛提供精準的周圍環境信息,實現障礙物檢測、車道綫識彆、地圖構建等功能。我還看到瞭它在虛擬現實和增強現實中的應用,通過精確的三維掃描,可以創建高度逼真的虛擬場景。總的來說,這本書雖然專業性很強,但對於想要瞭解激光雷達技術發展脈絡和應用前景的讀者來說,絕對是一本值得深入研讀的佳作。
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