Efficient Detection and Tracking of Human Using 3D LiDAR Sensor
Détection et suivi efficaces de l'humain à l'aide d'un capteur LiDAR 3D
Résumé
Light Detection and Ranging (LiDAR) technology is now becoming the main tool in many applications such as autonomous driving and human-robot collaboration. Point-cloud-based 3D object detection is becoming popular and widely accepted in the industry and everyday life due to its effectiveness for cameras in challenging environments. In this paper, we present a modular approach to detect, track and classify persons using a 3D LiDAR sensor. It combines multiple principles: a robust implementation for object segmentation, a classifier with local geometric descriptors, and a tracking solution. Moreover, we achieve a real-time solution in a low-performance machine by reducing the number of points to be processed by obtaining and predicting regions of interest via movement detection and motion prediction without any previous knowledge of the environment. Furthermore, our prototype is able to successfully detect and track persons consistently even in challenging cases due to limitations on the sensor field of view or extreme pose changes such as crouching, jumping, and stretching. Lastly, the proposed solution is tested and evaluated in multiple real 3D LiDAR sensor recordings taken in an indoor environment. The results show great potential, with particularly high confidence in positive classifications of the human body as compared to state-of-the-art approaches.
La technologie de détection et télémétrie par laser (LiDAR) devient désormais l'outil principal dans de nombreuses applications telles que la conduite autonome et la collaboration homme-robot. La détection d'objets en 3D basée sur le nuage de points gagne en popularité et est largement acceptée dans l'industrie et la vie quotidienne en raison de son efficacité pour les caméras dans des environnements difficiles. Dans cet article, nous présentons une approche modulaire pour détecter, suivre et classer les personnes à l'aide d'un capteur LiDAR 3D. Elle combine plusieurs principes : une mise en œuvre robuste pour la segmentation des objets, un classificateur avec des descripteurs géométriques locaux, et une solution de suivi. De plus, nous parvenons à une solution en temps réel sur une machine peu performante en réduisant le nombre de points à traiter en obtenant et en prédisant les régions d'intérêt via la détection de mouvement et la prédiction de mouvement sans aucune connaissance préalable de l'environnement. En outre, notre prototype parvient à détecter et suivre avec succès des personnes de manière cohérente, même dans des cas difficiles dus à des limitations sur le champ de vision du capteur ou des changements de posture extrêmes tels que l'accroupissement, le saut et l'étirement. Enfin, la solution proposée est testée et évaluée sur plusieurs enregistrements réels de capteurs LiDAR 3D pris dans un environnement intérieur. Les résultats montrent un grand potentiel, avec une confiance particulièrement élevée dans les classifications positives du corps humain par rapport aux approches de pointe.
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