CN110412613A - 基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质，其方法包括：通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从单线激光雷达处获取激光数据点；以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；根据分配结果查找目标扇区，根据目标扇区分析得到测量结果。本发明降低成本的同时，并且更加精确和高效对周围环境进行环境认知和识别，能够大大成本，此外设备简单，对外界环境要求不高。

Description

基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本发明涉及激光数据处理领域，尤指基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

移动装置在未知的环境中依靠携带的传感器进行环境的数据采集与识别。激光雷达作为一种新型的距离测量手段，具有测量速度快、获取的数据精度高、实时性强等优点，能适应光照、雨雪等天气复杂的环境，被广泛用于移动装置自主导航的领域。

基于激光雷达的移动装置对道路环境的感知是进行局部路径规划、自主导航等高级任务的基础；能否及时、准确地检测出障碍物、可行区域、路面标志等信息决定了移动装置能否正确识别当前的道路环境，能否正确做出局部路径规划，能否正确进行自主导航等。对车辆周围环境的感知是移动装置驾驶的关键部分，目前，移动装置驾驶系统中对环境感知已经做过很多的研究，方法主要有利用立体视觉的环境感知、利用激光雷达的环境感知和利用多传感器融合的环境感知。激光雷达的原理比较简单，首先通过激光发射器将激光发射出去，然后接收激光碰到物体表面后的反射光，通过测量发射和接收之间的时间差进行测距。由于激光的波束较窄、波长短且具有极高的分辨力，因此能获得目标的发射特性、距离和速度等多种信息。因此激光雷达在移动装置领域被广泛的应用。与其它的检测感知方法相比，利用激光雷达的环境感知可以实时的获取精度比较高的周围环境相关信息，使得移动装置在周围未知的环境中对行人、障碍物等的判断更加有效和可靠。

近几年来，很多人已经使用激光雷达在无人驾驶的环境识别方面做了很多的相关研究，大多是用多线激光雷达测量移动装置前方环境中三维信息。比如对前方道路上的环境认知和障碍的识别，但所采用的多线激光雷达价格昂贵，成本过高。

发明内容

本发明的目的是提供基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质，实现降低成本的同时，并且更加精确和高效对周围环境进行环境认知和识别，能够大大成本，此外设备简单，对外界环境要求不高。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于激光的测量方法，包括步骤：

通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从所述单线激光雷达处获取激光数据点；

以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

根据分配结果查找目标扇区，根据所述目标扇区分析得到测量结果。

第二方面，本发明还提供一种移动装置，包括：

单线激光雷达，用于发射激光束；

数据获取模块，用于从所述单线激光雷达处获取激光数据点；

激光点分配模块，用于以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

处理模块，用于根据分配结果查找目标扇区，根据所述目标扇区分析得到测量结果。

第三方面，本发明还提供一种计算机设备，包括处理器、存储器，其中，所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，实现第一方面所述的基于激光的测量方法所执行的操作。

第四方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现第一方面所述的基于激光的测量方法所执行的操作。

通过本发明提供的基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质，能够降低成本的同时，并且更加精确和高效对周围环境进行环境认知和识别，能够大大成本，此外设备简单，对外界环境要求不高。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对基于激光的测量方法、移动装置、计算机设备和存储介质的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种基于激光的测量方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明根据点O为圆心建立的圆形区间，圆形区间中的36个等圆周的扇区，以及圆形区间内的待分配激光数据点和圆形区间外的激光数据点；

图3一种基于激光的测量方法的另一个实施例的流程图；

图4一种基于激光的测量方法的另一个实施例的流程图；

图5一种基于激光的测量方法的另一个实施例的流程图；

图6是本发明一种移动装置的一个实施例的结构示意图；

图7是本发明一种计算机设备的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本发明的一个实施例，如图1所示，一种基于激光的测量方法，包括：

S100通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从单线激光雷达处获取激光数据点；

具体的，本实施例中，激光雷达包括多线激光雷达和单线激光雷达，多线激光雷达是指同时发射及接收多束激光的激光旋转测距雷达，多线激光雷达可以识别物体的高度信息并获取周围环境的3D扫描图。由于单线激光雷达只有一路激光发射器和一路激光接收器，单线激光雷达相比多线激光雷达，其在角频率及灵敏度上反应更快捷，在测试周围障碍物的距离和精度上都更加精准，结构相对简单，扫描速度快、分辨率强、使用方便，功耗低、成本低、可靠性高。单线激光雷达的结构更为简单，成本也更低，更容易满足服务机器人的使用需求，在距离及精度上更加精准。因此，为了节约成本取到更精准的测量结果本发明使用单线激光雷达协助移动装置进行数据测量。通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，移动装置的控制器从单线激光雷达处获取同一激光数据帧内的所有激光数据点。

S200以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

具体的，控制器从单线激光雷达处获取同一激光数据帧内的所有激光数据点如图2所示，以图2中点O为例，当前激光数据点为点O，然后控制器以点 O为圆心建立圆形区间，圆形区间包括若干个扇区，以点O为中心筛选出当前激光点集，即图2所示圆形区域内的所有待分配激光数据点(即除了点O以外的激光数据点)的集合，然后控制器将点O的当前激光点集内的各个待分配激光数据点分配至对应的扇区内。同理，以图2所示的点M为例，参照以点O的分配方式亦可以将点M的当前激光点集内的各个待分配激光数据点分配至对应的扇区内。

S300根据分配结果查找目标扇区，根据目标扇区分析得到测量结果。

具体的，控制器根据上述方式针对激光数据点分配其待分配激光数据点至对于扇区后，根据分配结果查找当前激光数据点对应的目标扇区，根据目标扇区分析得到测量结果。

本发明采用单线激光雷达和控制器结合对周围环境进行环境认知和识别，更加精确和高效，能够大大降低成本，此外设备简单，对环境要求不高，更适合无人车、移动机器人等移动装置的普及推广。

本发明的一个实施例，如图3所示，一种基于激光的测量方法，包括：

S100通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从单线激光雷达处获取激光数据点；

S210查找以当前激光数据点为中心，且在第一预设值范围内的所有待分配激光数据点得到当前激光数据点集；

具体的，延续图2所示中以点O为例，当前激光数据点为点O，然后控制器以点O为中心，筛选出以第一预设值R为半径所包含的所有待分配激光数据点从而得到当前激光点集。

S220以当前激光数据点为圆心且第一预设值为半径建立圆形区间，并将圆形区间分割为若干个等圆周的扇区；

具体的，第一预设值与单线激光雷达的分辨率相关。以点O为圆心建立圆形区间，将圆形区间分割为等圆周大小的若干个扇区，其中，每个扇区的圆周角α＝360度/N，N为扇区数量，例如如图2所示的标号为1-36总共36个扇区，每个扇区具有其对应的角度范围，假设如图2所示的以标号为1的扇区左线为零度起始线，那么扇区1的角度范围为[0，10°)，扇区2的角度范围为[10，20°)，以此类推，按照扇区编号先后顺序以及顺时针范围能够得到每个扇区对应的角度范围。此处只是示例，也可以将以点O为圆心建立圆形区间分割为24个扇区。

S230将所有待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内；

具体的，处理器可依次判断各待分配激光数据点应该属于哪个扇区，从而依次将各待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内。优选的，处理器也可以同步判断预设数量个待分配激光数据点分别属于哪个扇区，从而同时将各待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内，提升扇区分配效率，进而提升后续分析得到测量结果的效率。

S300根据分配结果查找目标扇区，根据目标扇区分析得到测量结果。

具体的，本实施例与上述实施例相同的部分在此不再一一赘述。本实施例中，S210与S220之间没有先后顺序，可以先执行S210后执行S220，也可以先执行S220后执行S210，还可以同时执行S210和S220。

本发明通过单线激光雷达获取大量的激光数据点，并通过处理器自主进行分区、扇区分配，装置结构简单，实现测量结果的自动采集，相对于现有技术中通过摄像头拍摄图像后图像识别得到测量结果的方案，或者通过多线激光雷达进行分析得到测量结果而言，在保证提高数据处理的效率的前提下，能够大大降低成本的同时，使得移动装置低成本、高效率、高精度的分析得到测量结果。

本发明的一个实施例，如图4所示，一种基于激光的测量方法，包括：

S100通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从单线激光雷达处获取激光数据点；

S210查找以当前激光数据点为中心，且在第一预设值范围内的所有待分配激光数据点得到当前激光数据点集；

S220以当前激光数据点为圆心且第一预设值为半径建立圆形区间，并将圆形区间分割为若干个等圆周的扇区；

S231计算当前激光数据点与当前待分配激光数据点之间的距离值，并判断距离值是否小于第二预设值，若是开始扇区分配操作，否则舍弃当前待分配激光数据点的扇区分配；

具体的，当单线激光雷达向处理反馈的是直角坐标时，延续上述实施例，当前激光数据点O对应的直角坐标为(Xo，Yo)，当前待分配激光数据点M对应的直角坐标为(Xm，Ym)。根据两点距离公式计算得到当前激光数据点O 与当前待分配激光数据点M之间的距离值当单线激光雷达向处理反馈的是极坐标时，延续上述实施例，当前激光数据点O对应的极坐标为(ρo，θo)，当前待分配激光数据点M对应的极坐标为(ρm，θm)。根据两点距离公式计算得到当前激光数据点O与当前待分配激光数据点M之间的距离值其中，ρo，ρm为当前激光数据点O 和当前待分配激光数据点M分别在同一极坐标系上的极径，θo，θm为当前激光数据点O和当前待分配激光数据点M分别在同一极坐标系上的极角。

处理器计算得到当前激光数据点与当前待分配激光数据点之间的距离值后，判断距离值是否小于第二预设值，第二预设值也与单线激光雷达的分辨率相关，并且第二预设值小于第一预设值，例如第一预设值为3m，第二预设值为0.5cm，一旦处理器判定距离值之小于第二预设值时，就舍弃当前待分配激光数据点的扇区分配，即不对当前待分配激光数据点进行角度范围匹配以及后续分配至对应扇区的操作。

S232根据当前激光数据点和当前待分配激光数据点的坐标，判断当前待分配激光数据点所属的目标角度范围；

S233将当前待分配激光数据点分配至目标角度范围对应的扇区内；

S234重复执行上述步骤直至所有待分配激光数据点完成扇区分配为止。

具体的，单线激光雷达能够向处理器反馈激光数据点，以及激光数据点对应的极坐标或者直角坐标。如图2所示，假设点O为当前激光数据点，点M 为当前激光点集内的任意一个待分配激光数据点，单线激光雷达能够向控制器反馈每个激光数据点对应的极坐标，若点O极坐标为(5，50度)，点M极坐标为(3，50度)，而图2所示以点O为圆心并且依照上述实例分割为36个扇区后，则以点O为极点，加粗线段为极轴建立极坐标系，此时点M在以O点为极点建立的极坐标系对应的坐标为(2，50度)，由于角度50位于扇区5对应的角度范围内，则点M被分配至扇区5。上述方式为根据当前激光数据点和待分配激光数据点对应的极坐标进行扇区分配，同理，也可根据当前激光数据点和待分配激光数据点对应的直角坐标进行扇区分配，在此不再详细说明。当然，也能够以点O为原点，加粗线段为X轴建立直角坐标系，此时根据点O 和点M绘制得到线段OM，判断线段OM位于哪个角度范围，由于线段OM位于扇区5对应的角度范围内，则点M被分配至扇区5。

S300根据分配结果查找目标扇区，根据目标扇区分析得到测量结果。

具体的，本实施例与上述实施例相同的部分在此不再一一赘述。本发明当处理器判定当前激光数据点与当前待分配激光数据点之间的距离值小于第二预设值时，就舍弃对当前待分配激光数据点的扇区分配，以便筛除不可靠的待分配激光数据点，排除无效数据即大于第一预设值以及小于第二预设值的待分配激光数据，将所有的计算资源分配至有效数据即大于第二预设值以及小于第一预设值的待分配激光数据，从而能够减少无效运算，提高计算效率，以及减少一些无效数据的干扰，能够提高识别的准确率，从而提升后续数据测量的可靠性和准确性。单线激光雷达能够快速精确地获取移动装置在移动过程中的测量数据，由于单线激光雷达的工作频率高，测量的距离数据精度高，而且成本低，因此在大大降低成本的前提下为移动装置的环境感知及自主导航提供了保障。

本发明的一个实施例，如图5所示，一种基于激光的测量方法，包括：

S100通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从单线激光雷达处获取激光数据点；

S200以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

S310根据分配结果统计每个扇区中待分配激光数据点的数量得到各扇区对应的点数；

S320查找扇区点数最多的预设数量个候选扇区，从候选扇区中查找出点数最多且不相邻的两个初级目标扇区；

S330从扇区中查找出与两个初级目标扇区之间距离值相等且距离值最小的次级目标扇区；

S340根据两个初级目标扇区和次级目标扇区分析得到测量结果。

具体的，处理器统计落在每个扇区中待分配激光数据点的点数，并找出点数最多的预设数量个候选扇区，然后，处理器判断这些候选扇区是否分别相邻，即遍历性判断每个候选扇区是否与剩余的候选扇区相邻，这样从候选扇区中查找出点数最多且不相邻的两个初级目标扇区。然后，处理器在所有扇区中进行遍历性查找，查找出与两个初级目标扇区之间距离值相等且距离值最小的次级目标扇区。最后处理器就根据两个初级目标扇区和次级目标扇区分析得到测量结果。示例性的，如图2所示，处理器找出点数最多的4个候选扇区。例如判断这4个候选扇区是否相邻，选出点数最多的不相邻的2个初级目标扇区为扇区12和扇区14，并且扇区12的角度为[110，120°)，扇区14 的角度为[130，140°)，因此扇区12与扇区14之间的角度差为20°，找到距离这两个初级目标扇区相等且最近的次级目标扇区为扇区13。

其中，S340根据两个初级目标扇区和次级目标扇区分析得到测量结果具体为：

S341计算两个初级目标扇区之间的角度差；

S342判断次级目标扇区是否有激光穿过；

S343根据计算参数分析得到测量结果；计算参数包括角度值和/或判断结果。

其中，S342判断次级目标扇区是否有激光穿过具体为：

S3421以当前激光数据点为圆心，根据次级目标扇区对应弧的两个端点生成次级目标扇区三角，并计算两个端点的距离值；

S3422根据单线激光雷达的中心点以及当前激光点集的各待分配激光数据点生成对应数量的线段；

S3423判断所有线段是否与次级目标扇区三角相交，且两个端点的距离值是否小于第三预设值；

S3424若任一线段与次级目标扇区三角相交，且两个端点的距离值小于第三预设值，确定次级目标扇区有激光穿过，反之确定次级目标扇区无激光穿过。

具体的，处理器以当前激光数据点为圆心，根据次级目标扇区对应弧的两个端点生成次级目标扇区三角，并计算两个端点的距离值，参见上述实施例，而次级目标扇区为以当前激光数据点为圆心且第一预设值为半径建立圆形区间，且等圆周的一个扇区，假设第一预设值为R，因此在次级目标扇区的角度已知为β，半径已知为R的情况下，根据弦长计算公式能够计算两个端点之间的距离值，示例性的，如图2所示，由于被均等分割为36个扇区，因此每个扇区的角度β＝10°，因此根据上述弦长计算公式能够计算得到端点P和端点Q之间的弦长然后，处理器根据单线激光雷达的中心点以及当前激光点集的各待分配激光数据点生成对应数量的线段 {L1、L2、……、Ln}，n为正整数，从而判断所有线段{L1、L2、……、 Ln}是否与次级目标扇区三角相交，以及两个端点的距离值是否小于第三预设值。如果处理器判定任意一条线段与次级目标扇区三角相交，并且两个端点的距离值小于第三预设值，那么处理器确定次级目标扇区有激光穿过。反之确定次级目标扇区无激光穿过，即例如所有线段未与次级目标扇区三角相交时处理器判定次级目标扇区无激光穿过，还例如任一线段与次级目标扇区三角相交，但两个端点的距离值大于或者等于第三预设值时处理器判定次级目标扇区无激光穿过。

优选的，由于单线激光雷达只能得到一个水平面的激光点数据，因此一个激光雷达可以测到物体在水平面的外边缘，而由于室内场景内经常可以测到墙体、方柱、圆柱等物体，因此单线激光雷达能够得到极坐标系下的测量最小角和测量最大角的极坐标，考虑到单线激光雷达的测量最小角和测量最大角对应角度附近缺少足够的激光数据点，因此将这些激光数据点根据上述方法计算得到的角度特征描述量即角度差设置为0，即为无效值，不参与后续测量结果的分析，从而提升测量结果分析的准确性和可靠性。

其中，S343根据计算参数分析得到测量结果；计算参数包括角度值和/或判断结果具体为：

S3431若所述次级目标扇区有激光穿过时，物体外边缘为内凹，且内凹角度为所述角度差与圆周角的差值；若所述次级目标扇区无激光穿过时，物体外边缘为外凸，且外凸角度为所述角度差；和/或，

具体的，对于被激光束所扫描到的物体而言，如果次级目标扇区被激光穿过，也就说明了所扫描的物体外边缘内凹，并且内凹角度为上述角度差与圆周角的差值。即圆形区间内所有激光点与激光雷达的任意一条连线(或者线段)与次级目标扇区有交集，则说明次级目标扇区有激光穿过，此时次级目标扇区在物体外侧，此时物体外边缘应为凹角度。例如角度差＝360度-90度＝270度时，激光束扫描检测到的物体为墙体或者桌体，墙体或者桌体的外边缘为直角且直角内凹。如果次级目标扇区未被激光穿过，也就说明了所扫描的物体外边缘外凸，并且外凸角度为上述角度差。即圆形区间内所有激光点与激光雷达的所有连线(或者线段)与次级目标扇区无交集，则说明激光未穿过次级目标扇区，即次级目标扇区在物体内部，此时物体外边缘应为凸角度。例如角度差＝90度时，激光束扫描检测到的物体为墙体或者桌体，墙体或者桌体的外边缘为直角且直角外凸。当然，如果激光束扫描柱体时，肯定也存在一个角度(比如120度或者240度)。同样的方式，也可以区分所扫描的柱体外边缘是朝外凸出的，还是朝内凹进去的。

S3432根据角度差获取连续激光数据帧中的同一特征角度对应的激光数据点的坐标，计算得到移动装置的移动距离；和/或，

具体的，筛选出连续激光数据帧中的同一特征角度对应的激光数据点的坐标，为了更加快速计算得到移动装置的移动距离，此处的同一特征角度为常见角度，例如90度或者270度。处理器根据连续激光数据帧中的同一特征角度对应的激光数据点的坐标后，计算后一激光数据帧中特征角度A对应的激光数据点的坐标相对于前一激光数据帧中特征角度A对应的激光数据点的坐标，从而计算得到激光移动量，该激光移动量即表征移动装置在后一激光数据帧至前一激光数据帧的移动距离。如此反复，能够累计计算得到移动装置从开始移动到停止移动的移动距离。示例性的，以直角为例，移动装置通过上述方式检测出墙体甲的直角B后，就能够以直角B的直角顶点为原点，以直角B 的直角边分别X轴和Y轴建立直角坐标系X-B-Y，因为检测直角B时，单线激光雷达能检测得到直角B在激光坐标系(以单线激光雷达的中心点为坐标原点，以单线激光雷达的正前方为x轴正方向，以水平向左且垂直于x轴的方向为y轴正前方，以竖直向上的方向为z轴正方向的坐标系)下的坐标，根据激光坐标系与直角坐标系X-B-Y之间的转化关系，能够计算得到单线激光雷达在直角坐标系X-B-Y上的坐标。由于环境中墙体是不运动的，这个直角B也就不会运动，所以根据前后帧直角坐标系中单线激光雷达在直角坐标系X-B-Y上坐标的变化，从而计算得到移动装置的移动距离。

S3433根据角度差获取当前激光数据帧中任意一特征角度对应激光数据点的坐标，计算得到移动装置的位姿。

具体的，处理器根据角度差获取当前激光数据帧中任意一特征角度对应激光数据点的坐标后，示例性的，以直角为例，移动装置通过上述方式检测出墙体甲的直角B后，就能够以直角B的直角顶点为原点，以直角B的直角边分别X轴和Y轴建立直角坐标系X-B-Y，因为检测直角B时，单线激光雷达能检测得到直角B在激光坐标系下的坐标为(x，y，th)时，那么根据激光坐标系与直角坐标系X-B-Y之间的转化关系，能够进行转换计算得到单线激光雷达的空间坐标为(-cos(th)*x-sin(th)*y，sin(th)*x-cos(th)*y，-th)。

针对移动装置来说定位是基础的能力之一，而单线激光雷达由于自身结构的限制，只能获取一个水平面的激光数据点，并且得到的激光数据点也只有一千个点以内，远远小于摄像头和多线激光雷达，因此单线激光雷达检测移动装置所在环境特征的能力是相对较小的。通过本发明能够有利于更高效地使用单线激光雷达检测并反馈给处理器的激光数据点，从而根据单线激光雷达反馈给处理器的激光数据点高效、精准、可靠的检测得到移动装置在移动过程中的测量数据，由于单线激光雷达的工作频率高，测量的距离数据精度高，而且成本低，因此在大大降低成本的前提下为移动装置的环境感知及自主导航提供了保障。

优选的，单线激光雷达通过雷达安装座安装在移动装置上，雷达安装座的安装位置和俯仰角可调。优选的，移动装置上可安装多个雷达安装座，多个雷达安装座可分布安装在移动装置的各个方位(例如前后左右)，每个雷达安装座处可安装一个单线激光雷达，且单线激光雷达的方向与雷达安装座在移动装置的方位一致，例如安装于前方位雷达安装座上的单线激光雷达朝向移动装置行进方向的一侧，还例如安装于后方位雷达安装座上的单线激光雷达朝向与移动装置行进方向相反的一侧。由于雷达安装座的安装位置和俯仰角可调，从而实现单线激光雷达的安装位置和俯仰角的调整，完成无人驾驶周围环境的实时检测，同时使得单线激光雷达的安装不受移动装置车体不同导致的高度不等的限制。此外，本发明所采用的多个单线激光雷达的成本以及体积，相对于使用多线激光雷达而言有显著的降低，在大大降低成本的前提下为移动装置的环境感知及自主导航提供了保障。

本发明的一个实施例，如图6所示，一种移动装置10包括：

单线激光雷达11，用于发射激光束；

数据获取模块12，用于从单线激光雷达11处获取激光数据点；

激光点分配模块13，用于以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

处理模块14，用于根据分配结果查找目标扇区，根据目标扇区分析得到测量结果。

基于前述实施例，激光点分配模块13包括：

第一查找子模块，用于查找以当前激光数据点为中心，且在第一预设值范围内的所有待分配激光数据点得到当前激光数据点集；

扇区建立子模块，用于以当前激光数据点为圆心且第一预设值为半径建立圆形区间，并将圆形区间分割为若干个等圆周的扇区；

扇区分配子模块，用于将所有待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内。

基于前述实施例，扇区分配子模块包括：

第一判断单元，用于根据当前激光数据点和当前待分配激光数据点的坐标，判断当前待分配激光数据点所属的目标角度范围；

分配单元，用于将当前待分配激光数据点分配至目标角度范围对应的扇区内，直至所有待分配激光数据点完成扇区分配为止。

基于前述实施例，扇区分配子模块还包括：

第一计算单元，用于计算当前激光数据点与当前待分配激光数据点之间的距离值；

筛选单元，用于判断距离值是否小于第二预设值，若是开始扇区分配操作，否则舍弃当前待分配激光数据点的扇区分配。

基于前述实施例，处理模块14包括：

统计子模块，用于根据分配结果统计每个扇区中待分配激光数据点的数量得到各扇区对应的点数；

第二查找子模块，用于查找扇区点数最多的预设数量个候选扇区，从候选扇区中查找出点数最多且不相邻的两个初级目标扇区，并从扇区中查找出与两个初级目标扇区之间距离值相等且距离值最小的次级目标扇区；

分析子模块，用于根据两个初级目标扇区和次级目标扇区分析得到测量结果。

基于前述实施例，分析子模块包括：

第二计算单元，用于计算两个初级目标扇区之间的角度差；

第二判断单元，用于判断次级目标扇区是否有激光穿过；

分析单元，用于根据计算参数分析得到测量结果；计算参数包括角度值和/或判断结果。

基于前述实施例，分析单元包括：

轮廓获取子单元，若所述次级目标扇区有激光穿过时，物体外边缘为内凹，且内凹角度为所述角度差与圆周角的差值；若所述次级目标扇区无激光穿过时，物体外边缘为外凸，且外凸角度为所述角度差；

距离获取子单元，用于根据角度差获取连续激光数据帧中的同一特征角度对应的激光数据点的坐标，计算得到移动装置10的移动距离；和/或，

位姿获取子单元，用于根据角度差获取当前激光数据帧中任意一特征角度对应激光数据点的坐标，计算得到移动装置10的位姿。

基于前述实施例，第二判断单元包括：

处理子单元，用于以当前激光数据点为圆心，根据次级目标扇区对应弧的两个端点生成次级目标扇区三角，并计算两个端点的距离值；

生成子单元，用于根据单线激光雷达11的中心点以及当前激光点集的各待分配激光数据点生成对应数量的线段；

判断子单元，用于判断所有线段是否与次级目标扇区三角相交，且两个端点的距离值是否小于第三预设值；若任一线段与次级目标扇区三角相交，且两个端点的距离值小于第三预设值，确定次级目标扇区有激光穿过，反之确定次级目标扇区无激光穿过。

具体的，本实施例是上述方法实施例对应的装置实施例，具体效果参见上述方法实施例对应部分，在此不再一一赘述。

本发明的一个实施例，如图7所示，一种计算机设备100，包括处理器110、存储器120，其中，存储器120，用于存放计算机程序；处理器110，用于执行存储器120上所存放的计算机程序，实现上述基于激光的测量方法对应实施例所执行的操作。

图7是本发明实施例提供的一种计算机设备100的结构示意图。参见图7，该计算机设备100包括处理器110和存储器120，还可以包括通信接口140和通信总线120，还可以包括输入/输出接口130，其中，处理器110、存储器120、输入/输出接口130和通信接口140通过通信总线120完成相互间的通信。该存储器120存储有计算机程序，该处理器110用于执行存储器120上所存放的计算机程序，实现上述图1、图3、图4、图5所对应方法实施例中的基于激光的测量方法。

通信总线120是连接所描述的元素的电路并且在这些元素之间实现传输。例如，处理器110通过通信总线120从其它元素接收到命令，解密接收到的命令，根据解密的命令执行计算或数据处理。存储器120可以包括程序模块，例如内核(kernel)，中间件(middleware)，应用程序编程接口(Application Programming Interface，API)和应用。该程序模块可以是有软件、固件或硬件、或其中的至少两种组成。输入/输出接口130转发用户通过输入输出设备(例如感应器、键盘、触摸屏)输入的命令或数据。通信接口140将该计算机设备100 与其它网络设备、用户设备、网络进行连接。例如，通信接口140可以通过有线或无线连接到网络以连接到外部其它的网络设备或用户设备。无线通信可以包括以下至少一种：无线保真(WiFi)，蓝牙(BT)，近距离无线通信技术(NFC)，全球卫星定位系统(GPS)和蜂窝通信等等。有线通信可以包括以下至少一种：通用串行总线(USB)，高清晰度多媒体接口(HDMI)，异步传输标准接口(RS-232) 等等。网络可以是电信网络和通信网络。通信网络可以为计算机网络、因特网、物联网、电话网络。计算机设备100可以通过通信接口140连接网络，计算机设备100和其它网络设备通信所用的协议可以被应用、应用程序编程接口(API)、中间件、内核和通信接口140至少一个支持。

本发明的一个实施例，一种存储介质，存储介质中存储有至少一条指令，指令由处理器加载并执行以实现上述基于激光的测量方法对应实施例所执行的操作。例如，计算机可读存储介质可以是只读内存(ROM)、随机存取存储器(RAM)、只读光盘(CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (18)

1.一种基于激光的测量方法，其特征在于，包括步骤：

通过安装于移动装置的单线激光雷达发射激光束，从所述单线激光雷达处获取激光数据点；

以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

根据分配结果查找目标扇区，根据所述目标扇区分析得到测量结果。

2.根据权利要求1所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内具体包括步骤：

查找以所述当前激光数据点为中心，且在第一预设值范围内的所有待分配激光数据点得到所述当前激光数据点集；

以所述当前激光数据点为圆心且所述第一预设值为半径建立圆形区间，并将所述圆形区间分割为若干个等圆周的扇区；

将所有待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内。

3.根据权利要求2所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述将所有待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内具体包括步骤：

根据所述当前激光数据点和当前待分配激光数据点的坐标，判断所述当前待分配激光数据点所属的目标角度范围；

将所述当前待分配激光数据点分配至所述目标角度范围对应的扇区内；

重复执行上述步骤直至所有待分配激光数据点完成扇区分配为止。

4.根据权利要求3所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述根据所述当前激光数据点和当前待分配激光数据点的坐标，判断所述当前待分配激光数据点所属的目标角度范围之前包括步骤：

计算所述当前激光数据点与所述当前待分配激光数据点之间的距离值，并判断所述距离值是否小于第二预设值，若是开始扇区分配操作，否则舍弃所述当前待分配激光数据点的扇区分配。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述根据分配结果查找目标扇区，根据所述目标扇区分析得到测量结果具体包括步骤：

根据分配结果统计每个扇区中待分配激光数据点的数量得到各扇区对应的点数；

查找扇区点数最多的预设数量个候选扇区，从所述候选扇区中查找出点数最多且不相邻的两个初级目标扇区；

从所述扇区中查找出与所述两个初级目标扇区之间距离值相等且距离值最小的次级目标扇区；

根据所述两个初级目标扇区和所述次级目标扇区分析得到所述测量结果。

6.根据权利要求5所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述根据所述两个初级目标扇区和所述次级目标扇区分析得到所述测量结果具体包括步骤：

计算所述两个初级目标扇区之间的角度差；

判断所述次级目标扇区是否有激光穿过；

根据计算参数分析得到所述测量结果；所述计算参数包括所述角度值和/或所述判断结果。

7.根据权利要求6所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述根据计算参数分析得到所述测量结果具体包括步骤：

若所述次级目标扇区有激光穿过时，物体外边缘为内凹，且内凹角度为所述角度差与圆周角的差值；若所述次级目标扇区无激光穿过时，物体外边缘为外凸，且外凸角度为所述角度差；和/或，

根据所述角度差获取连续激光数据帧中的同一特征角度对应的激光数据点的坐标，计算得到所述移动装置的移动距离；和/或，

根据所述角度差获取当前激光数据帧中任意一特征角度对应激光数据点的坐标，计算得到所述移动装置的位姿。

8.根据权利要求6所述的基于激光的测量方法，其特征在于，所述判断所述次级目标扇区是否有激光穿过具体包括步骤：

以所述当前激光数据点为圆心，根据所述次级目标扇区对应弧的两个端点生成次级目标扇区三角，并计算两个端点的距离值；

根据所述单线激光雷达的中心点以及所述当前激光点集的各待分配激光数据点生成对应数量的线段；

判断所有线段是否与所述次级目标扇区三角相交，且所述两个端点的距离值是否小于第三预设值；

若任一线段与所述次级目标扇区三角相交，且所述两个端点的距离值小于第三预设值，确定所述次级目标扇区有激光穿过，反之确定所述次级目标扇区无激光穿过。

9.一种移动装置，其特征在于，包括：

单线激光雷达，用于发射激光束；

数据获取模块，用于从所述单线激光雷达处获取激光数据点；

激光点分配模块，用于以当前激光数据点为圆心建立包括若干个等圆周的扇区的圆形区间，并将以当前激光点集对应为中心筛选出的各待分配激光数据点分配至对应的扇区内；

处理模块，用于根据分配结果查找目标扇区，根据所述目标扇区分析得到测量结果。

10.根据权利要求9所述的移动装置，其特征在于，所述激光点分配模块包括：

第一查找子模块，用于查找以所述当前激光数据点为中心，且在第一预设值范围内的所有待分配激光数据点得到所述当前激光数据点集；

扇区建立子模块，用于以所述当前激光数据点为圆心且所述第一预设值为半径建立圆形区间，并将所述圆形区间分割为若干个等圆周的扇区；

扇区分配子模块，用于将所有待分配激光数据点分别分配至对应角度范围的扇区内。

11.根据权利要求10所述的移动装置，其特征在于，所述扇区分配子模块包括：

第一判断单元，用于根据所述当前激光数据点和当前待分配激光数据点的坐标，判断所述当前待分配激光数据点所属的目标角度范围；

分配单元，用于将所述当前待分配激光数据点分配至所述目标角度范围对应的扇区内，直至所有待分配激光数据点完成扇区分配为止。

12.根据权利要求11所述的移动装置，其特征在于，所述扇区分配子模块还包括：

第一计算单元，用于计算所述当前激光数据点与所述当前待分配激光数据点之间的距离值；

筛选单元，用于判断所述距离值是否小于第二预设值，若是开始扇区分配操作，否则舍弃所述当前待分配激光数据点的扇区分配。

13.根据权利要求9-12任一项所述的移动装置，其特征在于，所述处理模块包括：

统计子模块，用于根据分配结果统计每个扇区中待分配激光数据点的数量得到各扇区对应的点数；

第二查找子模块，用于查找扇区点数最多的预设数量个候选扇区，从所述候选扇区中查找出点数最多且不相邻的两个初级目标扇区，并从所述扇区中查找出与所述两个初级目标扇区之间距离值相等且距离值最小的次级目标扇区；

分析子模块，用于根据所述两个初级目标扇区和所述次级目标扇区分析得到所述测量结果。

14.根据权利要求13所述的移动装置，其特征在于，所述分析子模块包括：

第二计算单元，用于计算所述两个初级目标扇区之间的角度差；

第二判断单元，用于判断所述次级目标扇区是否有激光穿过；

分析单元，用于根据计算参数分析得到所述测量结果；所述计算参数包括所述角度值和/或所述判断结果。

15.根据权利要求14所述的移动装置，其特征在于，所述分析单元包括：

轮廓获取子单元，用于若所述次级目标扇区有激光穿过时，物体外边缘为内凹，且内凹角度为所述角度差与圆周角的差值；若所述次级目标扇区无激光穿过时，物体外边缘为外凸，且外凸角度为所述角度差；

距离获取子单元，用于根据所述角度差获取连续激光数据帧中的同一特征角度对应的激光数据点的坐标，计算得到所述移动装置的移动距离；和/或，

位姿获取子单元，用于根据所述角度差获取当前激光数据帧中任意一特征角度对应激光数据点的坐标，计算得到所述移动装置的位姿。

16.根据权利要求14所述的移动装置，其特征在于，所述第二判断单元包括：

处理子单元，用于以所述当前激光数据点为圆心，根据所述次级目标扇区对应弧的两个端点生成次级目标扇区三角，并计算两个端点的距离值；

生成子单元，用于根据所述单线激光雷达的中心点以及所述当前激光点集的各待分配激光数据点生成对应数量的线段；

判断子单元，用于判断所有线段是否与所述次级目标扇区三角相交，且所述两个端点的距离值是否小于第三预设值；若任一线段与所述次级目标扇区三角相交，且所述两个端点的距离值小于第三预设值，确定所述次级目标扇区有激光穿过，反之确定所述次级目标扇区无激光穿过。

17.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器、存储器，其中，所述存储器，用于存放计算机程序；所述处理器，用于执行所述存储器上所存放的计算机程序，实现如权利要求1至权利要求8任一项所述的基于激光的测量方法所执行的操作。

18.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至权利要求8任一项所述的基于激光的测量方法所执行的操作。