CN108267746A - 激光雷达系统、激光雷达点云数据的处理方法、可读介质 - Google Patents
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Abstract
一种激光雷达系统、激光雷达点云数据的处理方法、可读介质，所述激光雷达系统包括：扫描模块，适于将激光脉冲信号反射至空间、并接收空间障碍物反射的激光脉冲回波信号；多个激光收发模块，其中每组激光收发模块分别以各自对应的预设角度射入所述扫描模块，且至少两个激光收发模块对应的视场存在重叠区域。应用上述激光雷达系统，可以以较低的成本和较低的系统处理复杂度，提高激光雷达的角度分辨率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及自动识别领域，尤其涉及一种激光雷达系统、激光雷达点云数据的处理方法、可读介质。
背景技术
由于可以探测车身周围目标的三维坐标模型，达到环境感知的目的，激光雷达系统被广泛地应用于自动驾驶等各种领域。L4级及以上的无人驾驶系统要求车载激光雷达具有较大的探测视场，更远的测程，以及更高的测角分辨率，例如，要求激光雷达在100-200米或更远的距离处，能够对汽车、行人等目标进行精准的目标识别。
现有的激光雷达可以在较近距离处，对目标进行探测和识别，在远距离上由于分辨率不够，所形成的实际点云图像上的点数很少，无法进行精确的目标识别。例如Velodyne公司的旋转式机械激光雷达HDL-64E，激光收发模块的对数很多，纵向视场分辨率很低，无法在远距离进行精确的目标识别。
现有的激光雷达，为了提高角度分辨率，只能成倍增加收发模块的对数。提高收发模块的对数不但导致成本剧增，也在很大程度上增加了系统的体积、复杂度，从而降低了系统的可靠性。同时提高纵向角分辨，还可能会增加一些非关键区域的无用信息，增加感知系统处理的复杂度。
发明内容
本发明实施例解决的技术问题是如何以较低的成本和较低的系统处理复杂度，提高激光雷达的角度分辨率。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括：扫描模块，适于将激光脉冲信号反射至空间、并接收空间障碍物反射的激光脉冲回波信号；多个激光收发模块，其中每组激光收发模块分别以各自对应的预设角度射入所述扫描模块，且至少两个激光收发模块对应的视场存在重叠区域。
可选地，所述激光收发模块包括：同轴激光收发模块。
可选地，所述激光收发模块包括：非同轴激光收发模块。
可选地，所述扫描模块为：二维振镜。
可选地，所述重叠区域为视场中心区域、视场中心偏上区域或视场中心偏下区域。
可选地，所述视场为：纵向视场。
可选地，所述视场为：横向视场。
本发明实施例提供一种激光雷达点云数据的处理方法，采用上述任一种所述的激光雷达系统，对所述激光雷达系统扫描获取的点云数据进行处理。
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述所述方法的步骤。
本发明实施例提供一种激光雷达系统，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
通过设置合理的预设角度，可以利用少量的低分辨率收发模块，在空间拼接形成有重叠区域的多个视场，一方面，重叠区域可以满足远距离高分辨的探测需求，另一方面，非重叠区域满足非关键区域的低分辨率的设计要求，以降低感知系统处理的复杂度，故采用上述激光雷达系统，可以以较低的成本和较低的系统处理复杂度，提高激光雷达的角度分辨率。
附图说明
图1是现有的激光雷达系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种激光雷达系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种激光雷达系统的视场拼接的示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种激光雷达系统的视场拼接的示意图；
图5是本发明实施例提供的又一种激光雷达系统的视场拼接的示意图。
具体实施方式
现有的激光雷达系统如图1所示。
参见图1，现有的激光雷达系统包括：一个扫描模块10和一个激光收发模块11，其中所述扫描模块10，适于将所述激光收发模块11发射的激光脉冲信号反射至空间、并接收空间障碍物反射回来的激光脉冲回波信号，然后将所述激光脉冲回波信号反射至所述激光收发模块11，以实现对空间坐标的测量。所述激光收发模块11可探测到的回波信号对应的二维空间即为激光雷达系统的视场12。
现有的激光雷达，为了提高角度分辨率，只能成倍增加收发模块的对数。提高收发模块的对数不但导致成本剧增，也在很大程度上增加了系统的体积、复杂度，从而降低了系统的可靠性。同时提高纵向角分辨，还可能会增加一些非关键区域的无用信息，增加感知系统处理的复杂度。
本发明实施例中，通过设置合理的预设角度，可以利用少量的低分辨率收发模块，在空间拼接形成有重叠区域的多个视场，一方面，重叠区域可以满足远距离高分辨的探测需求，另一方面，非重叠区域满足非关键区域的低分辨率的设计要求，以降低感知系统处理的复杂度，故采用上述激光雷达系统，可以以较低的成本和较低的系统处理复杂度，提高激光雷达的角度分辨率。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参见图2，本发明实施例提供了一种激光雷达系统，所述激光雷达系统包括：扫描模块21和多个激光收发模块22，其中：
所述扫描模块21，适于将激光脉冲信号反射至空间、并接收空间障碍物反射的激光脉冲回波信号。
每个激光收发模块22分别以各自对应的预设角度射入所述扫描模块21，且至少两个激光收发模块22对应的视场存在重叠区域。
在具体实施中，所述扫描模块21可以为二维振镜，所述二维振镜将多个激光收发模块22发射的激光脉冲信号反射至空间、并接收空间障碍物反射的激光脉冲回波信号。
在具体实施中，由于一个激光收发模块对应的视场较小，尤其对于远距离区域，分辨率也较低，故可以考虑采用多个激光收发模块，每个激光收发模块分别以各自对应的预设角度入射至同一个扫描模块，在空间形成相对应的多个视场。通过设置合理的预设角度，可以使得多个视场在空间不同的区域重叠形成加密视场，在加密区域内，角度分辨率可以得到成倍的提升。
通过多个激光收发模块，在空间拼接形成多个视场，可以提高激光雷达的视场大小。
由于多个激光收发模块可以提高激光雷达的视场大小，故可以降低扫描模块的视场大小的指标需求，从而有利于实现其他性能参数更优的扫描模块。例如，可以降低二维振镜的视场大小的指标需求，从而有利于实现其他性能参数更优的二维振镜。
在本发明一实施例中，所述激光收发模块22包括：同轴激光收发模块，即发射光路与接收光路的光轴重合。
在本发明另一实施例中，所述激光收发模块22包括：非同轴激光收发模块，即发射光路与接收光路的光轴不重合。
在具体实施中，所述视场的重叠区域可以为视场中心的区域，也可以为视场中心偏上的区域，还可以为视场中心偏下的区域，可以根据实际需求设计合理的预设角度，使得期望重点探测的区域为重叠区域。
在具体实施中，所述重叠区域可以为横向(即水平方向)视场的重叠区域，也可以为纵向(即垂直方向)视场的重叠区域。
在具体实施中，所述重叠区域可以利用两排视场拼接获得，也可以利用三排视场拼接获得，还可以利用四排或者更多的视场拼接获得。
在本发明一实施例中，图2所示的激光雷达系统对应的视场拼接的示意图如图3所示。
参见图3，四个激光收发模块22在垂直方向形成的基本视场31，点云数据较少，角度分辨率较低，视场范围也较小。通过四个视场拼接后，可以获得较大的视场范围，同时在重叠区域32，点云数据很多，可以形成角度分辨率成倍增加的加密视场。
在本发明另一实施例中，图2所示的激光雷达系统对应的视场拼接的示意图如图4所示。
参见图4，两个激光收发模块22在垂直方向形成的基本视场41，点云数据较少，角度分辨率较低，视场范围也较小。通过两个视场拼接后，可以获得较大的视场范围，同时在重叠区域42，点云数据很多，可以形成角度分辨率成倍增加的加密视场。
在具体实施中，对于近距离场景，基本视场的低角度分辨率可以满足无人驾驶系统的分辨率需求；对于远距离场景，为了识别同样大小的目标，需要更高的角度分辨率，又由于实际驾驶过程中，系统真正关注的是汽车正前方区域的目标，故通过设计合理的预设角度，使得视场的重叠区域为正前方的远距离区域。既满足了无人驾驶系统在近距离、远距离高分辨的探测需求，又减小非关键区域的分辨率的设计要求，使激光雷达的复杂度、成本等降低。
在具体实施中，所述重叠区域可以利用垂直方向的视场拼接获得，也可以利用水平方向的视场拼接获得。
在本发明又一实施例中，图2所示的激光雷达系统对应的视场如图5所示。
参见图5，四个激光收发模块22在水平方向形成的基本视场51的角度分辨率较低，点云数据较少。通过四个视场拼接后，可以获得较大的视场范围，同时在重叠区域52，点云数据很多，可以形成角度分辨率成倍增加的加密视场。
应用上述激光雷达系统，通过设置合理的预设角度，可以利用少量的低分辨率收发模块，在空间拼接形成有重叠区域的多个视场，一方面，重叠区域可以满足远距离高分辨的探测需求，另一方面，非重叠区域满足非关键区域的低分辨率的设计要求，以降低感知系统处理的复杂度。故本发明实施例提供的激光雷达系统，可以以较低的成本和较低的系统处理复杂度，提高激光雷达的角度分辨率。
为使本领域技术人员更好地理解和实施本发明，本发明实施例提供了一种激光雷达点云数据的处理方法，采用上述任一种所述的激光雷达系统，对所述激光雷达系统扫描获取的点云数据进行处理。
在具体实施中，对于重叠区域，可以获取密集的点云数据，角度分辨率得到成倍的提升，故对密集的点云数据进行处理，可以提高激光雷达目标探测的准确率。
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质为非易失性存储介质或非瞬态存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行上述任一种所述方法对应的步骤，此处不再赘述。
本发明实施例提供一种系统，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行上述任一种所述方法对应的步骤，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种激光雷达系统，其特征在于，包括：
扫描模块，适于将激光脉冲信号反射至空间、并接收空间障碍物反射的激光脉冲回波信号；
多个激光收发模块，其中每组激光收发模块分别以各自对应的预设角度射入所述扫描模块，且至少两个激光收发模块对应的视场存在重叠区域。
2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光收发模块包括：同轴激光收发模块。
3.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述激光收发模块包括：非同轴激光收发模块。
4.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述扫描模块为：二维振镜。
5.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述重叠区域为视场中心区域、视场中心偏上区域或视场中心偏下区域。
6.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述视场为：纵向视场。
7.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其特征在于，所述视场为：横向视场。
8.一种激光雷达点云数据的处理方法，其特征在于，采用如权利要求1至7任一项所述的激光雷达系统，对所述激光雷达系统扫描获取的点云数据进行处理。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求8所述方法的步骤。
10.一种激光雷达系统，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求8所述方法的步骤。
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