CN106959451A - 一种激光雷达和激光雷达的探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种激光雷达和激光雷达的探测方法，包括：激光发射器的发射端与该圆锥镜的顶点相对，用于向该圆锥镜的顶点发射激光，该圆锥镜的圆锥角为90度，用于在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体，该全景镜头，用于接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至该成像透镜，该成像透镜，用于将入射的该激光成像至该图像传感器的感光芯片上，该图像传感器，用于将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给该图像处理器，该图像处理器，用于将该电信号解析为该周围环境中物体的雷达图像。全景镜头安装简单、方便，图像处理的复杂度低。
Description
技术领域
本发明属于雷达探测领域，尤其涉及一种激光雷达和激光雷达的探测方法。
背景技术
由于激光雷达分辨率高、隐蔽性好、抗干扰性、低空探测性优良以及体积小、重量轻，不仅被应用于军事活动中来获取战场情报，还被广泛应用于资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防震减灾及国家重点建设项目等方面，为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料，并取得了显著的经济效益。
常用的激光雷达主要采用激光发射装置将激光射向周围环境中的物体，并在激光雷达上安装多个镜头来采集不同方位中的物体反射的激光信号，激光雷达将这些镜头采集的激光信号进行处理形成周围物体的图像后，再将多个图像进行拼接，形成周围环境中物体的图像。
现有的激光雷达采用多个镜头采集不同方位中物体反射的激光信号，一方面，使用的镜头数量过多，安装复杂，另一方面，在成像过程中，需要对各个镜头获得的多个图像进行拼接，增加了成像处理的复杂度。
发明内容
本发明提供一种激光雷达和激光雷达的探测方法，旨在解决现有的激光雷达镜头数量过多，安装复杂的问题，以及，在对周围物体成像过程中，对各个镜头获得的多个图像进行拼接，成像复杂度高的问题。
本发明提供的一种激光雷达，包括：激光发射器、圆锥镜、全景镜头、成像透镜、图像传感器和图像处理器，该激光发射器的发射端与该圆锥镜的顶点相对，用于向该圆锥镜的顶点发射激光，该圆锥镜的圆锥角为90度，用于在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体，该全景镜头，用于接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至该成像透镜，该成像透镜，用于将入射的该激光成像至该图像传感器的感光芯片上，该图像传感器，用于将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给该图像处理器，该图像处理器，用于将该电信号解析为该周围环境中物体的雷达图像。
本发明提供的一种激光雷达的探测方法，包括：激光发射器向圆锥镜的顶点发射激光，圆锥镜在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360 度的线结构光，以射向周围环境中的物体，该圆锥镜的圆锥角为90度，全景镜头接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至该成像透镜，成像透镜将入射的该激光成像至该图像传感器的感光芯片上，图像传感器将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给该图像处理器，图像处理器将该电信号解析为该周围环境中的物体的雷达图像。
本发明提供的一种激光雷达和激光雷达的探测方法，该激光雷达包括：激光发射器、圆锥镜、全景镜头、成像透镜、图像传感器和图像处理器，该激光发射器的发射端与该圆锥镜的顶点相对，用于向该圆锥镜的顶点发射激光，该圆锥镜的圆锥角为90度，用于在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体，该全景镜头，用于接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至该成像透镜，该成像透镜，用于将入射的该激光成像至该图像传感器的感光芯片上，该图像传感器，用于将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给该图像处理器，该图像处理器，用于将该电信号解析为该周围环境中物体的雷达图像。本发明与现有技术相比，有益效果在于：一方面，仅需要采用一全景镜头就可 360度的接收周围环境中的物体反射的激光，全景镜头安装简单、方便；另一方面，由于从全景镜头入射到成像镜头的激光为周围环境中的物体360度反射的激光，激光雷达在进行成像处理时，可以直接形成周围环境中物体的雷达图像，无需进行拼接，降低了图像处理的复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1是本发明第一实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；
图2是本发明第一实施例提供的另一种激光雷达的结构示意图；
图3是本发明第三实施例提供的一种激光雷达的探测方法的实现流程示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的一种激光雷达的结构示意图，激光雷达包括：激光发射器1、圆锥镜2、全景镜头3、成像透镜4、图像传感器5和图像处理器6；
激光发射器1的发射端与圆锥镜2的顶点相对，用于向圆锥镜2的顶点发射激光。
激光发射器1的发射端与圆锥镜2顶点相对，发射的激光可以垂直的入射到圆锥镜2的顶点所在的平面。如图1中所示，该激光会入射到圆锥镜2的锥面上，即反射面上。
圆锥镜2的圆锥角为90度，用于在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体。
该周围环境为该雷达激光所探测的环境。圆锥镜2的圆锥角为90度，入射到圆锥面的激光经反射，与入射光呈90度角反射至周围环境中的物体。该激光入射至圆锥角2的圆锥面上，经圆锥面反射在于该激光的入射方向垂直的平面上产生360度的线结构光。
全景镜头3，用于接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至成像透镜4。
全景镜头3为非球面反射镜或全景环形透镜。图1和图2为本发明实施例提供的两种激光雷达的结构示意图。图1中的全景镜头采用非球面反射镜，图 2中的全景镜头采用全景环形透镜，二者均可以接收周围环境360度方向和垂直方向中物体反射的激光，因此，采用全景镜头3不仅降低了镜头安装的复杂度，对于大视场立体成像来说，立体图像对应点匹配容易，计算简单，避免了成像过程中图像的拼接，降低了图像处理的复杂度。
成像透镜4，用于将入射的该激光成像至图像传感器5的感光芯片上。
成像透镜4和图像传感器5的中心在同一中心轴上，成像透镜4将入射的激光进行成像至图像传感器5的感光芯片上。
图像传感器5，用于将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给所述图像处理器6。
图像传感器5为面阵电荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)或面阵互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)，其中CCD或CMOS包括感光芯片。图1和图2示出了两种激光雷达中全景镜头3、成像透镜4、图像传感器5和图像处理器6的位置关系，在实际应用中，全景镜头3、成像透镜4、图像传感器5和图像处理器6的位置不作限制，只要能实现本实施例所描述的功能即可。
图像处理器6，用于将该电信号解析为该周围环境中的物体的雷达图像。
进一步地，全景镜头3、成像透镜4和图像传感器5的中心均在同一中心轴上。
本发明第一实施例中，该激光雷达包括：激光发射器1、圆锥镜2、全景镜头3、成像透镜4、图像传感器5和图像处理器6，激光发射器1的发射端与圆锥镜2的顶点相对，用于向圆锥镜2的顶点发射激光，圆锥镜2的圆锥角为90 度，用于在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体，全景镜头3用于接收该周围环境中物体反射的激光，以使该激光入射至成像透镜4，成像透镜4用于将入射的该激光成像至图像传感器5的感光芯片上，图像传感器5用于将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给图像处理器6，图像处理器6用于将该电信号解析为该周围环境中的物体的雷达图像。这样，一方面，仅需要采用一全景镜头就可360度的接收周围环境中的物体反射的激光，全景镜头安装简单、方便；另一方面，由于从全景镜头入射到成像镜头的激光为周围环境中的物体360度反射的激光，激光雷达在进行成像处理时，可以直接形成周围环境中物体的雷达图像，无需进行拼接，降低了图像处理的复杂度。
请参阅图3，图3是本发明第二实施例提供的激光雷达的探测方法的实现流程示意图。该激光雷达包括：激光发射器、圆锥镜、全景镜头、成像透镜、图像传感器和图像处理器。图3示例的激光雷达的探测方法主要包括：
S301、该激光发射器置向该圆锥镜的顶点发射激光。
激光发射器1的发射端与圆锥镜2顶点相对，可以使得发射的激光可以垂直的入射到圆锥镜2的圆锥面。
S302、该圆锥镜在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360 度的线结构光，以射向周围环境中的物体。
圆锥镜2的圆锥角为90度，入射到圆锥面的激光经反射，与入射光呈90 度角反射至周围环境中的物体。
S303、该全景镜头接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至该成像透镜。
全景镜头为非球面反射镜或全景环形透镜，可以接收周围环境360度方向和垂直方向中物体反射的激光。
S304、该成像透镜将入射的该激光成像至该图像传感器的感光芯片上。
成像透镜和图像传感器的中心在同一中心轴上，成像透镜将入射的激光成像至图像传感器的感光芯片上。
S305、该图像传感器将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给该图像处理器。
图像传感器5为CCD或CMOS，其中CCD或CMOS包括感光芯片。
S306、该图像处理器将该电信号解析为该周围环境中的物体的雷达图像。
全景镜头、成像透镜和图像传感器的中心均在同一中心轴上。
本发明实施例的未尽细节，请参照图1所示的第一实施例，在此不再赘述。
本发明第二实施例中，该激光发射器置向该圆锥镜的顶点发射激光，该圆锥镜在与该激光的入射方向垂直的平面上，将该激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体，该全景镜头接收该周围环境中物体反射的激光，并将该激光入射至该成像透镜，该成像透镜将入射的该激光成像至该图像传感器的感光芯片上，该图像传感器将成像于该感光芯片上的光信号转换为电信号，并将该电信号发送给该图像处理器，该图像处理器将该电信号解析为该周围环境中物体的雷达图像。这样，一方面，仅需要采用一全景镜头就可360度的接收周围环境中的物体反射的激光，全景镜头安装简单、方便；另一方面，由于从全景镜头入射到成像镜头的激光为周围环境中的物体360度反射的激光，激光雷达在进行成像处理时，可以直接形成周围环境中物体的雷达图像，无需进行拼接，降低了图像处理的复杂度。
在本申请所提供的多个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信链接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信链接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的激光雷达的探测方法及装置的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括：激光发射器、圆锥镜、全景镜头、成像透镜、图像传感器和图像处理器；
所述激光发射器的发射端与所述圆锥镜的顶点相对，用于向所述圆锥镜的顶点发射激光；
所述圆锥镜的圆锥角为90度，用于在与所述激光的入射方向垂直的平面上，将所述激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体；
所述全景镜头，用于接收所述周围环境中物体反射的激光，并将所述激光入射至所述成像透镜；
所述成像透镜，用于将入射的所述激光成像至所述图像传感器的感光芯片上；
所述图像传感器，用于将成像于所述感光芯片上的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送给所述图像处理器；
所述图像处理器，用于将所述电信号解析为所述周围环境中的物体的雷达图像。
2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述全景镜头、所述成像透镜和所述图像传感器的中心均在同一中心轴上。
3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述全景镜头为非球面反射镜或全景环形透镜。
4.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，
所述图像传感器为面阵电荷耦合元件或面阵互补金属氧化物半导体。
5.一种激光雷达的探测方法，其特征在于，所述方法包括：激光发射器、圆锥镜、全景镜头、成像透镜、图像传感器和图像处理器；
所述激光发射器向所述圆锥镜的顶点发射激光；
所述圆锥镜在与所述激光的入射方向垂直的平面上，将所述激光反射为360度的线结构光，以射向周围环境中的物体，所述圆锥镜的圆锥角为90度；
所述全景镜头接收所述周围环境中物体反射的激光，并将所述激光入射至所述成像透镜；
所述成像透镜将入射的所述激光成像至所述图像传感器的感光芯片上；
所述图像传感器将成像于所述感光芯片上的光信号转换为电信号，并将所述电信号发送给所述图像处理器；
所述图像处理器将所述电信号解析为所述周围环境中的物体的雷达图像。
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