CN109901140A - 激光雷达光路偏差的检测方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于雷达技术领域，提供了一种激光雷达光路偏差的检测方法、装置及终端设备，应用于激光雷达光路偏差检测系统，方法包括：当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离和第二距离时，获取光束接收装置生成的m_p张第一光束图像和m_p张第二光束图像，并分别计算每张第一光束图像中光斑中心的第一坐标、每张第二光束图像光斑中心的第二坐标；根据第一坐标和第二坐标分别计算每个预设角度对应的光斑高度差；利用光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹偏差值；基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏转角和扭转偏转角；将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标记为检测结果。通过上述方法，能够精确检测出光路的偏差。

Description

激光雷达光路偏差的检测方法、装置及终端设备

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达光路偏差的检测方法、 装置及终端设备。

背景技术

激光雷达作为一种高精度智能化传感器，具有测量精度高，测量速度快等 优点。但是如果出现光路偏差的情况，就会导致探测器无法有效地接收到信号。 为了有效评估光路偏差对接收信号的影响，通常需要精准测量激光雷达聚光后 的光斑轨迹，并根据光斑轨迹检测出光路偏差。但是目前的检测方法检测出的 光路偏差精确度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种激光雷达光路偏差的检测方法、装置 及终端设备，以解决现有技术中无法精确检测出光路偏差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种激光雷达光路偏差的检测方法，应用 于激光雷达光路偏差检测系统，所述检测系统包括：挡光板、反射装置和光束 接收装置；

所述反射装置包括第一反射镜、第二反射镜和聚焦透镜；

激光光源通过所述第一反射镜照射在所述挡光板上，所述聚焦透镜接收所 述挡光板返回的激光光束，并将所述激光光束通过第二反射镜照射在所述光束 接收装置；

所述方法包括：

当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获取所述光束接收装置生 成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像中光斑中心的世界坐标 得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡光板与所述激光光源相 距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光 束接收装置生成的光束图像；

当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获取所述光束接收装置生 成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像中光斑中心的世界坐标 得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡光板与所述激光光源相 距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光 束接收装置生成的光束图像；

根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计算每个预设角度对应 的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差；

利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹偏差值；

基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏转角和扭转偏转角；

将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标记为检测结果；

所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与所述反 射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短轴线在 所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

本申请实施例的第二方面提供了一种激光雷达光路偏差的检测装置，包括：

第一获取单元，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获取 所述光束接收装置生成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像中 光斑中心的世界坐标得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡光 板与所述激光光源相距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像；

第二获取单元，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获取 所述光束接收装置生成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像中 光斑中心的世界坐标得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡光 板与所述激光光源相距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像；

第一计算单元，用于根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计 算每个预设角度对应的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差；

第二计算单元，用于利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹 偏差值；

第三计算单元，用于基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏 转角和扭转偏转角；

标记单元，用于将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标 记为检测结果；

所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与所述反 射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短轴线在 所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及 存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行 所述计算机程序时实现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可 读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实 现本申请实施例第一方面提供的所述方法的步骤。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

本申请实施例通过将挡光板移动到距离激光光源的不同位置处，并分别在 每个位置处将反射装置旋转到相对于激光光源的多个预设角度，再利用光束接 收装置获取不同位置处不同预设角度下的多张光束图像，并分别计算每张光束 图像中光斑中心的世界坐标，为后续的检测提供了丰富的样本；然后根据世界 坐标计算每个预设角度对应的光斑高度差，利用光斑高度差计算光路偏差值、 光斑轨迹偏差值和激光光束的俯仰偏转角、扭转偏转角。通过上述方法，能够 检测出较精确的光路偏差。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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 仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳 动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的激光雷达光路偏差检测系统的示意图；

图2是本申请实施例提供的激光雷达光路偏差的检测方法的实现流程示意 图；

图3是本申请实施例提供的激光雷达光路偏差的检测装置的示意图；

图4是本申请实施例提供的终端设备的示意图；

图5是本申请实施例提供的激光光路偏差的示意图；

图6是本申请实施例提供的激光光路偏差轨迹的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术 之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当 清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中， 省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节 妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示 所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多 个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施 例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使 用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个” 及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且 包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据 上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。 类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上 下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件 或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

本申请实施例中的激光雷达光路偏差的检测方法应用于激光雷达光路检测 系统，在介绍本申请实施例中的检测方法之前，先介绍激光雷达光路检测系统。

参见图1，图1是本申请实施例提供的激光雷达偏差检测系统的示意图， 如图所示，所述系统包括：

挡光板、反射装置和光束接收装置。

所述反射装置包括第一反射镜、第二反射镜和聚焦透镜。

其中，反射装置中的第一反射镜、第二反射镜和聚焦透镜之间的相对位置 固定。

挡光板与激光光源的距离可调。

可选的，所述系统还包括：

驱动电机、旋转支架、可调支架。

其中，驱动电机为中空轴电机，包括电子转子和电子定子。

旋转支架可拆卸地安装于电子转子上，且旋转支架的旋转轴线与驱动电机 的中空轴线重合，旋转支架的旋转轴线与驱动电机的安装平面垂直。

可调支架的上端穿过驱动电机的中空腔体、顶端伸入旋转支架的内部，可 调支架能够沿着驱动电机的中空轴线升降。

可选的，光束接收装置包括CCD相机。CCD相机安装于可调支架的顶端， CCD相机的感光平面与驱动电机的安装平面平行，且能够探测到旋转支架旋转 到不同角度时反射装置的聚焦光束。

在上述系统中，反射装置安装于旋转支架上，第一反射镜和第二反射镜的 中心分别位于旋转支架的旋转轴线上，且第一反射镜、第二反射镜分别与驱动 电机的安装平面成固定夹角。聚焦透镜安装于能够接收到经第一反射镜反射后 的光路的位置。

可参见图5，图5是本申请实施例提供的激光光路偏差的示意图。如图所 示，激光光源位于激光光路偏差检测系统的上方，激光光源通过第一反射镜照 射在挡光板上，在挡光板上形成光斑，聚焦透镜接收挡光板返回的激光光束， 并将激光光束通过第二反射镜照射在CCD相机的感光平面上(即焦点平面)， CCD相机拍摄出光束图像。当激光光路出现偏差时，在焦点平面上接收到的光 斑中心的位置会出现偏差。

通常，光路偏差可能有以下三种情况：

1)激光光源下方通常安装有用于准直激光光源的准直透镜组，准直透镜组 准直光路的偏斜会造成光束在旋转过程中光斑打在挡光板上的光斑高度变化量 与激光光源不同探测角度之间为三角函数关系，经聚焦透镜后最终在焦点平面 上形成“回”字型光路，如图6a)、图6b)所示。

2)理论上两个反射镜与驱动电机安装平面(即焦点平面)之间夹角为45°， 聚光透镜的短轴线与驱动电机安装平面平行，实际上由于旋转支架加工误差以 及装配误差的存在，会导致最终光斑在焦点平面上形成O型光路，在此偏差下 挡光板距离驱动电机不同距离下光斑中心连线过旋转中心，本申请实施例中统 称为俯仰角度偏差。

3)由于旋转支架加工误差以及装配误差的存在，会导致经两个反射镜后的 光路与聚光透镜轴线不平行，即反射镜或者聚焦透镜绕旋转轴有一定扭转角， 导致最终光斑在焦点平面上形成O型光路，在此偏差下挡光板距离电机不同距 离下光斑中心连线与光斑轨迹相切，本申请实施例中统称为扭转角度偏差。

为了有效评估光路安装误差对接收信号的影响，需要精准测得激光雷达聚 光后光斑轨迹。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图2是本申请实施例提供的激光雷达光路偏差的检测方法的实现流程示意 图，如图所示，所述方法可以包括以下步骤：

步骤S101，当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获取所述光束 接收装置生成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像中光斑中心 的世界坐标得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡光板与所述 激光光源相距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角 度时所述光束接收装置生成的光束图像。

其中，所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与 所述反射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短 轴线在所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

在一个实施例中，所述分别计算每张第一光束图像中光斑中心的世界坐标 得到m_p个第一坐标，包括：

对所述第一光束图像进行二值化处理得到二值图像，并基于所述二值图像 进行图像分割得到光斑。

通过和计算所述光斑中心的像面坐标。

利用所述光斑中心的像面坐标，并通过M＝X×c和N＝Y×c计算所述光 斑中心的世界坐标得到第一坐标。

其中，所述(X，Y)为所述第一光束图像中光斑中心的像面坐标，所述 (x_i，y_i)为所述光斑的第i个像素点在所述第一光束图像中的像面坐标，所述 i为大于0且小于n的自然数，所述n为所述第一光束图像中光斑包含的像素点 的个数，(M，N)为所述第一光束图像中光斑中心的世界坐标，所述光斑中 每个像素点的大小为c×c。

其中，本发明优选1080×720Pixel面阵CCD，单个像元尺寸3.7×3.7um， 质心法所求光斑中心像面坐标为亚像素像面坐标，转换为世界坐标后，检测分 辨率小于3.7um。

像面坐标系是在CCD感光面上建立的坐标系，求得的光斑中心坐标值为 相对像面中心偏离的像素个数，并不是真正需要求光斑中心实际的偏差值。世 界坐标系建立在聚光透镜的焦平面上，光斑中心像面坐标系下的坐标转化为世 界坐标系下的坐标，光斑中心在世界坐标系下的坐标为光斑中心真实偏离值， 即所求值。

通过上述实施例中的方法，最终能够得到m_p个第一坐标，即每张第一光束 图像对应一个第一坐标。

步骤S102，当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获取所述光束 接收装置生成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像中光斑中心 的世界坐标得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡光板与所述 激光光源相距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角 度时所述光束接收装置生成的光束图像。

步骤S102中的方法与步骤S101中相同，只是挡光板与激光光源的距离发 生了变换，预设角度也是相同的。示例性的，当挡光板与激光光源相距L时， 分别将反射装置旋转到相对于激光光源的45°、90°、135°和180°的位置(四 个预设角度)，每个位置处拍摄一张第一光束图像；当挡光板与激光光源相距 M时，分别将反射装置旋转到与激光光源的45°、90°、135°和180°的位 置(同样的预设角度)，每个位置处拍摄一张第二光束图像。

在实际中，通常每隔β°定义为一个预设角度，相应的β的具体 值可自由设定。

步骤S103，根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计算每个预 设角度对应的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差。

在一个实施例中，所述根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别 计算每个预设角度对应的光斑高度差，包括：

计算所述预设角度对应的第一坐标和第二坐标的坐标偏差值。

利用所述坐标偏差值，并通过计算所述预设角度对应的 光斑高度差。

其中，所述Δh_i为第i个预设角度对应的光斑高度差，所述Δl_i为第i个预设 角度对应的坐标偏差值，所述L为所述第一距离，所述l为所述第二距离，所 述f为所述聚焦透镜的焦距。

计算预设角度对应的第一坐标和第二坐标的坐标偏差值，是计算相同预设 角度、不同距离的第一坐标和第二坐标的坐标偏差值。示例性的，挡光板与激 光光源的第一距离为L、预设角度为45°的第一坐标为A，挡光板与激光光源 的第一距离为L、预设角度为90°的第一坐标为B；挡光板与激光光源的第一 距离为M、预设角度为45°的第二坐标为a，挡光板与激光光源的第一距离为 M、预设角度为90°的第二坐标为b。那么，计算预设角度为45°时对应坐标 偏差值，是用A-a；计算预设角度为90°时对应的坐标偏差值，是用B-b。

步骤S104，利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹偏差值。

在一个实施例中，所述利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨 迹偏差值，包括：

利用所述m_p个光斑高度差，基于最小二乘拟合方法，并通过Δh_i＝ asin(θ+β)+b计算所述光路偏差值和所述光斑轨迹偏差值。

其中，所述asin(θ+β)为所述光路偏差值，所述b为所述光斑轨迹偏差值。 光路偏差值为经准直透镜后光路偏差造成的接收端光路偏差，光斑轨迹偏差值 为第一反射镜、第二反射镜和聚焦透镜加工安装误差造成的光斑轨迹偏差。θ为 旋转支架相对于初始方向旋转的角度值，β为旋转支架初始方向相对于激光光源 偏转方向旋转角度值的余角，a为最大偏离值，即Δh_i最大值。

步骤S105，基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏转角和扭 转偏转角。

在一个实施例中，所述基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰 偏转角和扭转偏转角，包括：

通过计算所述俯仰偏转角。

计算所述光斑轨迹偏差值在所述世界坐标系中y轴方向的纵坐标分量。

利用所述纵坐标分量，并通过计算所述扭转偏转角。

其中，所述ω为所述俯仰偏转角，所述为所述扭转偏转角，所述y为所述 纵坐标分量。

实际中，挡光板与激光光源的距离变化不会导致经反射镜后的光路与聚焦 透镜轴线之间夹角的变化，因此，在挡光板与激光光源距离变化过程中b沿世 界坐标系的y轴分量保持不变，可以直接利用纵坐标分量计算扭转偏转角。而 经第一反射镜后的出射光路与聚焦透镜的轴线有固定距离，导致挡光板与激光 光源距离变化的过程中b沿世界坐标系的x轴分量产生变化，所以应利用横坐 标分量的变化量Δx计算俯仰偏转角，即sinα×f＝Δx；或者直接利用计算俯仰偏转角，两者均可。

设H为非共轴激光雷达探测光路中出射光路与接收光路之间的距离(如图 5中的H)。

若H不为0，则需分别求得同一旋转角度下两个距离偏差。具体的，距离 L处偏差h₁为h₁＝L*tanω+H，距离l处偏差h₂为h₂＝l*tanω+H，则有 Δh＝(L-l)*tanω，即可见，当H不为0时，只有求得两 个距离下的偏差，才能得到俯仰角度误差ω。

若H为0，即h＝L*tanω，测量一个距离下的偏差即可求得俯仰角度误 差ω。

换句话说，求两个距离下的偏差是为了消除非共轴激光雷达探测光路中出 射光路与接收光路之间的距离H对俯仰角度偏差计算的影响。

步骤S106，将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标记为 检测结果。

本申请实施例通过将挡光板移动到距离激光光源的不同位置处，并分别在 每个位置处将反射装置旋转到相对于激光光源的多个预设角度，再利用光束接 收装置获取不同位置处不同预设角度下的多张光束图像，并分别计算每张光束 图像中光斑中心的世界坐标，为后续的检测提供了丰富的样本；然后根据世界 坐标计算每个预设角度对应的光斑高度差，利用光斑高度差计算光路偏差值、 光斑轨迹偏差值和激光光束的俯仰偏转角、扭转偏转角。通过上述方法，能够 检测出较精确的光路偏差。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后， 各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施 过程构成任何限定。

图3是本申请实施例提供的激光雷达光路偏差的检测装置的示意图，为了 便于说明，仅示出与本申请实施例相关的部分。

图3所示的激光雷达光路偏差的检测装置可以是内置于现有的终端设备内 的软件单元、硬件单元、或软硬结合的单元，也可以作为独立的挂件集成到所 述终端设备中，还可以作为独立的终端设备存在。

所述激光雷达光路偏差的检测装置3包括：

第一获取单元31，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获 取所述光束接收装置生成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像 中光斑中心的世界坐标得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡 光板与所述激光光源相距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转 m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像。

第二获取单元32，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获 取所述光束接收装置生成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像 中光斑中心的世界坐标得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡 光板与所述激光光源相距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转 m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像。

第一计算单元33，用于根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别 计算每个预设角度对应的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差。

第二计算单元34，用于利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑 轨迹偏差值。

第三计算单元35，用于基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰 偏转角和扭转偏转角。

标记单元36，用于将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角 标记为检测结果。

其中，所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与 所述反射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短 轴线在所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

可选的，所述第一获取单元31包括：

分割模块，用于对所述第一光束图像进行二值化处理得到二值图像，并基 于所述二值图像进行图像分割得到光斑；

第一计算模块，用于通过和计算所述光斑中心的像面坐 标；

第二计算模块，用于利用所述光斑中心的像面坐标，并通过M＝X×c和 N＝Y×c计算所述光斑中心的世界坐标得到第一坐标；

其中，所述(X，Y)为所述第一光束图像中光斑中心的像面坐标，所述 (x_i，y_i)为所述光斑的第i个像素点在所述第一光束图像中的像面坐标，所述 i为大于0且小于n的自然数，所述n为所述第一光束图像中光斑包含的像素点 的个数，(M，N)为所述第一光束图像中光斑中心的世界坐标，所述光斑中 每个像素点的大小为c×c。

可选的，所述第一计算单元33包括：

第三计算模块，用于计算所述预设角度对应的第一坐标和第二坐标的坐标 偏差值。

第四计算模块，用于利用所述坐标偏差值，并通过计算 所述预设角度对应的光斑高度差。

其中，所述Δh_i为第i个预设角度对应的光斑高度差，所述Δl_i为第i个预设 角度对应的坐标偏差值，所述L为所述第一距离，所述l为所述第二距离，所 述f为所述聚焦透镜的焦距。

可选的，所述第二计算单元34包括：

拟合模块，用于利用所述P个光斑高度差，基于最小二乘拟合方法，并通 过Δh_i＝a sin(θ+β)+b计算所述光路偏差值和所述光斑轨迹偏差值。

其中，所述a sin(θ+β)为所述光路偏差值，所述b为所述光斑轨迹偏差值。

可选的，所述第三计算单元35包括：

第五计算模块，用于通过计算所述俯仰偏转角。

第六计算模块，用于计算所述光斑轨迹偏差值在所述世界坐标系中y轴方 向的纵坐标分量。

第七计算模块，用于利用所述纵坐标分量，并通过计算所述扭转 偏转角。

其中，所述ω为所述俯仰偏转角，所述为所述扭转偏转角，所述y为所述 纵坐标分量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上 述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上 述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不 同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功 能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在， 也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬 件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模 块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上 述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程， 在此不再赘述。

图4是本申请实施例提供的终端设备的示意图。如图4所示，该实施例的 终端设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所 述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42 时实现上述各个激光雷达光路偏差的检测方法实施例中的步骤，例如图2所示 的步骤S101至S106。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上 述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块31至36的功能。

示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述 一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行， 以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计 算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端设备4中的 执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成第一获取单元、第二获取单 元、第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元、标记单元，各单元具体功 能如下：

第一获取单元，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获取 所述光束接收装置生成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像中 光斑中心的世界坐标得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡光 板与所述激光光源相距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像。

第二获取单元，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获取 所述光束接收装置生成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像中 光斑中心的世界坐标得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡光 板与所述激光光源相距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_P个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像。

第一计算单元，用于根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计 算每个预设角度对应的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差。

第二计算单元，用于利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹 偏差值。

第三计算单元，用于基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏 转角和扭转偏转角。

标记单元，用于将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标 记为检测结果。

其中，所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与 所述反射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短 轴线在所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

可选的，所述第一获取单元包括：

分割模块，用于对所述第一光束图像进行二值化处理得到二值图像，并基 于所述二值图像进行图像分割得到光斑；

第一计算模块，用于通过和计算所述光斑中心的像面坐 标；

第二计算模块，用于利用所述光斑中心的像面坐标，并通过M＝X×c和 N＝Y×c计算所述光斑中心的世界坐标得到第一坐标；

其中，所述(X，Y)为所述第一光束图像中光斑中心的像面坐标，所述 (x_i，y_i)为所述光斑的第i个像素点在所述第一光束图像中的像面坐标，所述 i为大于0且小于n的自然数，所述n为所述第一光束图像中光斑包含的像素点 的个数，(M，N)为所述第一光束图像中光斑中心的世界坐标，所述光斑中 每个像素点的大小为c×c。

可选的，所述第一计算单元包括：

第三计算模块，用于计算所述预设角度对应的第一坐标和第二坐标的坐标 偏差值。

第四计算模块，用于利用所述坐标偏差值，并通过计算 所述预设角度对应的光斑高度差。

其中，所述Δh_i为第i个预设角度对应的光斑高度差，所述Δl_i为第i个预设 角度对应的坐标偏差值，所述L为所述第一距离，所述l为所述第二距离，所 述f为所述聚焦透镜的焦距。

可选的，所述第二计算单元包括：

拟合模块，用于利用所述m_p个光斑高度差，基于最小二乘拟合方法，并通 过Δh_i＝a sin(θ+β)+b计算所述光路偏差值和所述光斑轨迹偏差值。

其中，所述a sin(θ+β)为所述光路偏差值，所述b为所述光斑轨迹偏差值。

可选的，所述第三计算单元包括：

第五计算模块，用于通过计算所述俯仰偏转角。

第六计算模块，用于计算所述光斑轨迹偏差值在所述世界坐标系中y轴方 向的纵坐标分量。

第七计算模块，用于利用所述纵坐标分量，并通过计算所述扭转 偏转角。

其中，所述ω为所述俯仰偏转角，所述为所述扭转偏转角，所述y为所述 纵坐标分量。

所述终端设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等 计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域 技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备4的示例，并不构成对终端设备4的 限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部 件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可 以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用 集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或 者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理 器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器41可以是所述终端设备4的内部存储单元，例如终端设备4 的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端设备4的外部存储设备，例如 所述终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)， 安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述 存储器41还可以既包括所述终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。 所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和 数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

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 述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示 例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来 实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用 和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现 所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法， 可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示 意性的，例如，所述模块或单元的划分，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，例如多个单元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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或 通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为 单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者 也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部 单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中， 也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元 中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的 形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元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， 本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指 令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中， 该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中， 所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、 对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括： 能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、 磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机 存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软 件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法 管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根 据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特 征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申 请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达光路偏差的检测方法，其特征在于，应用于激光雷达光路偏差检测系统，所述检测系统包括：挡光板、反射装置和光束接收装置；

所述反射装置包括第一反射镜、第二反射镜和聚焦透镜；

激光光源通过所述第一反射镜照射在所述挡光板上，所述聚焦透镜接收所述挡光板返回的激光光束，并将所述激光光束通过第二反射镜照射在所述光束接收装置；

所述方法包括：

当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获取所述光束接收装置生成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像中光斑中心的世界坐标得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像；

当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获取所述光束接收装置生成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像中光斑中心的世界坐标得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像；

根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计算每个预设角度对应的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差；

利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹偏差值；

基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏转角和扭转偏转角；

将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标记为检测结果；

所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与所述反射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短轴线在所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

2.如权利要求1所述的激光雷达光路偏差的检测方法，其特征在于，所述分别计算每张第一光束图像中光斑中心的世界坐标得到m_p个第一坐标，包括：

对所述第一光束图像进行二值化处理得到二值图像，并基于所述二值图像进行图像分割得到光斑；

通过和计算所述光斑中心的像面坐标；

利用所述光斑中心的像面坐标，并通过M＝X×c和N＝Y×c计算所述光斑中心的世界坐标得到第一坐标；

其中，所述(X，Y)为所述第一光束图像中光斑中心的像面坐标，所述(x_i，y_i)为所述光斑的第i个像素点在所述第一光束图像中的像面坐标，所述i为大于0且小于n的自然数，所述n为所述第一光束图像中光斑包含的像素点的个数，(M，N)为所述第一光束图像中光斑中心的世界坐标，所述光斑中每个像素点的大小为c×c。

3.如权利要求2所述的激光雷达光路偏差的检测方法，其特征在于，所述根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计算每个预设角度对应的光斑高度差，包括：

计算所述预设角度对应的第一坐标和第二坐标的坐标偏差值；

利用所述坐标偏差值，并通过计算所述预设角度对应的光斑高度差；

其中，所述Δh_i为第i个预设角度对应的光斑高度差，所述Δl_i为第i个预设角度对应的坐标偏差值，所述L为所述第一距离，所述l为所述第二距离，所述f为所述聚焦透镜的焦距。

4.如权利要求3所述的激光雷达光路偏差的检测方法，其特征在于，所述利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹偏差值，包括：

利用所述m_p个光斑高度差，基于最小二乘拟合方法，并通过Δh_i＝asin(θ+β)+b计算所述光路偏差值和所述光斑轨迹偏差值；

其中，所述asin(θ+β)为所述光路偏差值，所述b为所述光斑轨迹偏差值。

5.如权利要求4所述的激光雷达光路偏差的检测方法，其特征在于，所述基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏转角和扭转偏转角，包括：

通过计算所述俯仰偏转角；

计算所述光斑轨迹偏差值在所述世界坐标系中y轴方向的纵坐标分量；

利用所述纵坐标分量，并通过计算所述扭转偏转角；

其中，所述ω为所述俯仰偏转角，所述为所述扭转偏转角，所述y为所述纵坐标分量。

6.一种激光雷达光路偏差的检测装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时，获取所述光束接收装置生成的m_p张第一光束图像，并分别计算每张第一光束图像中光斑中心的世界坐标得到m_p个第一坐标，所述m_p张第一光束图像为所述挡光板与所述激光光源相距第一距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像；

第二获取单元，用于当所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时，获取所述光束接收装置生成的m_p张第二光束图像，并分别计算每张第二光束图像中光斑中心的世界坐标得到m_p个第二坐标，所述m_p张第二光束图像为所述挡光板与所述激光光源相距第二距离时、所述反射装置相对于所述激光光源旋转m_p个预设角度时所述光束接收装置生成的光束图像；

第一计算单元，用于根据所述m_p个第一坐标和所述m_p个第二坐标分别计算每个预设角度对应的光斑高度差，得到m_p个光斑高度差；

第二计算单元，用于利用所述m_p个光斑高度差计算光路偏差值和光斑轨迹偏差值；

第三计算单元，用于基于所述光斑轨迹偏差值计算所述激光光束的俯仰偏转角和扭转偏转角；

标记单元，用于将所述光路偏差值、所述俯仰偏转角和所述扭转偏转角标记为检测结果；

所述世界坐标为世界坐标系下的坐标，所述世界坐标系中的Z轴与所述反射装置的旋转轴线重合，所述世界坐标系中的X轴与所述聚焦透镜的短轴线在所述光束接收装置的感光平面的投影线重合。

7.如权利要求6所述的激光雷达光路偏差的检测装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：

分割模块，用于对所述第一光束图像进行二值化处理得到二值图像，并基于所述二值图像进行图像分割得到光斑；

第一计算模块，用于通过和计算所述光斑中心的像面坐标；

第二计算模块，用于利用所述光斑中心的像面坐标，并通过M＝X×c和N＝Y×c计算所述光斑中心的世界坐标得到第一坐标；

其中，所述(X，Y)为所述第一光束图像中光斑中心的像面坐标，所述(x_i，y_i)为所述光斑的第i个像素点在所述第一光束图像中的像面坐标，所述i为大于0且小于n的自然数，所述n为所述第一光束图像中光斑包含的像素点的个数，(M，N)为所述第一光束图像中光斑中心的世界坐标，所述光斑中每个像素点的大小为c×c。

8.如权利要求7所述的激光雷达光路偏差的检测装置，其特征在于，所述第一计算单元包括：

第三计算模块，用于计算所述预设角度对应的第一坐标和第二坐标的坐标偏差值；

第四计算模块，用于利用所述坐标偏差值，并通过计算所述预设角度对应的光斑高度差；

其中，所述Δh_i为第i个预设角度对应的光斑高度差，所述Δl_i为第i个预设角度对应的坐标偏差值，所述L为所述第一距离，所述l为所述第二距离，所述f为所述聚焦透镜的焦距。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。