CN110568423B - 激光雷达角度标定方法、装置、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达角度标定方法、装置、终端设备及存储介质，属于激光雷达技术。本发明中待标定激光雷达设于旋转机构上，在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，再根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，将旋转机构作为更加准确的坐标系，根据所述旋转机构的旋转角度及点云数据对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定，能够准确地对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定。

Description

激光雷达角度标定方法、装置、终端设备及存储介质

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种激光雷达角度标定方法、装置、终端设备及存储介质。

背景技术

激光雷达作为目前主流自动驾驶必备的传感器，其性能与作用也在迅猛增长。与摄像头相比，激光雷达的发展还不够成熟，但这并不能掩盖其优异的性能。

市面上的激光雷达以机械旋转式为主，输出的数据为点云数据，点云数据通常包括距离数据、角度数据和反射率，由于激光雷达发出的激光束光斑具有一定大小，在实际信息检测中，通过环境设置，可以规避激光束光斑面积对距离标定和反射率标定的影响，但对于角度数据而言，很难在保证精确性的前提下做到这一点，故而，对角度数据进行准确的标定是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种激光雷达角度标定方法、装置、终端设备及存储介质，旨在解决如何对激光雷达的角度数据进行准确标定的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种激光雷达角度标定方法，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；

在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度；

根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果。

优选地，所述预设方向为水平方向时；

所述根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，包括：

根据所述激光雷达的反射率从所述点云数据中选取目标点云数据；

确定所述目标点云数据对应的目标数据获取时刻；

从所述目标点云数据中提取目标角度数据，并从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度；

根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

优选地，所述根据所述反射率从所述点云数据中选取目标点云数据，包括：

对所述点云数据的数据获取时刻进行遍历，将遍历到的数据获取时刻作为当前数据获取时刻；

将所述当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据作为当前点云数据；

将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束；

将与所述待选激光束相邻的两条激光束对应的点云数据作为待选点云数据；

在所述待选点云数据中的反射率相等时，将所述当前点云数据作为目标点云数据。

优选地，所述根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果，包括：

根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定坐标系角度差；

基于所述坐标系角度差建立预设偏差方程，所述预设偏差方程表征旋转角度、角度数据和角度偏差之间的对应关系；

基于所述目标旋转角度和目标角度数据对预设偏差方程进行拟合，获得所述预设偏差方程中的参数值；

将获得的参数值代入所述预设偏差方程中，并将代入参数值后的预设偏差方程作为所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

优选地，所述在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度之前，所述激光雷达角度标定方法还包括：

向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，在角度触发模式下通过各个发射器发射多条激光束，其中，相邻两条激光束之间的夹角相同；

将发射的激光束中处于水平面的激光束作为标定激光束。

优选地，所述预设方向为竖直方向时；

所述根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，包括：

根据所述旋转角度及点云数据建立反射率和旋转角度之间的对应关系；

基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度；

根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果。

优选地，所述基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度，包括：

对所述对应关系中的点云数据进行遍历，将遍历到的点云数据作为当前点云数据；

将所述当前点云数据中的反射率与预设反射率进行比较；

在所述当前点云数据中的反射率与预设反射率相同时，将所述当前点云数据作为参考点云数据，并将所述参考点云数据对应的旋转角度作为参考旋转角度。

优选地，所述在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度之前，所述激光雷达角度标定方法还包括：

向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束；

将发射的激光束作为标定激光束。

优选地，所述基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度之后，所述激光雷达角度标定方法还包括：

判断所述待标定激光雷达的各个发射器是否均发射过激光束；

若所述待标定激光雷达的各个发射器均发射过激光束，则执行所述根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果的步骤；

否则返回向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种激光雷达角度标定装置，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；

所述待标定激光雷达角度标定装置包括：

数据获取模块，用于在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度；

角度标定模块，用于根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种终端设备，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光雷达角度标定程序，所述待标定激光雷达角度标定程序配置为实现如上所述的激光雷达角度标定方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有激光雷达角度标定程序，所述待标定激光雷达角度标定程序被处理器执行时实现如上所述的激光雷达角度标定方法的步骤。

本发明中待标定激光雷达设于旋转机构上，在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，再根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，将旋转机构作为更加准确的坐标系，根据所述旋转机构的旋转角度及点云数据对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定，能够准确地对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备结构示意图；

图2为本发明激光雷达角度标定方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明一实施例中水平角度误差的示意图；

图4为本发明激光雷达角度标定方法第二实施例的流程示意图；

图5为本发明一实施例中标定板的结构示意图；

图6为本发明激光雷达角度标定方法第三实施例的流程示意图；

图7为本发明一实施例中激光对准反射条的示意图；

图8为本发明一实施例中激光未对准反射条的示意图；

图9为本发明激光雷达角度标定方法第四实施例的流程示意图；

图10为各角度之间的关系示意图；

图11为在图10的基础上设置一条辅助线的示意图；

图12为在图10的基础上设置另两条辅助线的示意图；

图13为本发明激光雷达角度标定方法第五实施例的流程示意图；

图14为本发明一实施例中激光雷达发射的激光的示意图；

图15为本发明一实施例中竖直角度误差的示意图；

图16为本发明激光雷达角度标定方法第六实施例的流程示意图；

图17为本发明另一实施例中标定板的结构示意图；

图18为本发明一实施例中对应关系曲线的示意图；

图19为本发明激光雷达角度标定方法第七实施例的流程示意图；

图20为本发明激光雷达角度标定方法第八实施例的流程示意图；

图21为本发明另一实施例中激光雷达发射的激光的示意图；

图22为本发明激光雷达角度标定装置一实施例的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端设备的结构示意图。

如图1所示，该终端设备可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

在具体实现中，所述终端设备为PC机、笔记本电脑或平板电脑等设备，本实施例对此不加以限制。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及激光雷达角度标定程序。

在图1所示的终端设备中，网络接口1004主要用于与外部网络进行数据通信；用户接口1003主要用于接收用户的输入指令；待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；所述终端设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，并执行以下操作：

在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度；

根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果。

进一步地，所述预设方向为水平方向时；处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

根据所述激光雷达的反射率从所述点云数据中选取目标点云数据；

确定所述目标点云数据对应的目标数据获取时刻；

从所述目标点云数据中提取目标角度数据，并从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度；

根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

对所述点云数据的数据获取时刻进行遍历，将遍历到的数据获取时刻作为当前数据获取时刻；

将所述当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据作为当前点云数据；

将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束；

将与所述待选激光束相邻的两条激光束对应的点云数据作为待选点云数据；

在所述待选点云数据中的反射率相等时，将所述当前点云数据作为目标点云数据。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定坐标系角度差；

基于所述坐标系角度差建立预设偏差方程，所述预设偏差方程表征旋转角度、角度数据和角度偏差之间的对应关系；

基于所述目标旋转角度和目标角度数据对预设偏差方程进行拟合，获得所述预设偏差方程中的参数值；

将获得的参数值代入所述预设偏差方程中，并将代入参数值后的预设偏差方程作为所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，在角度触发模式下通过各个发射器发射多条激光束，其中，相邻两条激光束之间的夹角相同；

将发射的激光束中处于水平面的激光束作为标定激光束。

进一步地，所述预设方向为竖直方向；处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

根据所述旋转角度及点云数据建立反射率和旋转角度之间的对应关系；

基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度；

根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

对所述对应关系中的点云数据进行遍历，将遍历到的点云数据作为当前点云数据；

将所述当前点云数据中的反射率与预设反射率进行比较；

在所述当前点云数据中的反射率与预设反射率相同时，将所述当前点云数据作为参考点云数据，并将所述参考点云数据对应的旋转角度作为参考旋转角度。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束；

将发射的激光束作为标定激光束。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的激光雷达角度标定程序，还执行以下操作：

判断所述待标定激光雷达的各个发射器是否均发射过激光束；

若所述待标定激光雷达的各个发射器均发射过激光束，则执行所述根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果的步骤；

否则返回向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束的步骤。

本实施例通过上述方案，待标定激光雷达设于旋转机构上，在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，再根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，将旋转机构作为更加准确的坐标系，根据所述旋转机构的旋转角度及点云数据对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定，能够准确地对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定。

基于上述硬件结构，提出本发明激光雷达角度标定方法实施例。

参照图2，图2为本发明激光雷达角度标定方法第一实施例的流程示意图。

在第一实施例中，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；

所述激光雷达角度标定方法包括以下步骤：

S10：在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度。

需要说明的是，所述旋转机构可为高精度步进式旋转电机，还可为其他具有旋转角度采集功能的机构，例如：云台等，本实施例对此不加以限制。

在具体实现中，由于所述待标定激光雷达设于旋转机构上，故而，所述旋转机构带动所述待标定激光雷达旋转时，会使所述待标定激光雷达的朝向发生变化。

应理解的是，所述待标定激光雷达在获取点云数据时，会先发射激光束，并接收激光束的反射信号，然后根据反射信号生成点云数据，而所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，即可理解为待标定激光雷达向标定板发射激光束，并接收激光束的反射信号，然后根据反射信号生成点云数据。

S20：根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果。

需要说明的是，所述点云数据中会包括角度数据，由于待标定激光雷达可理解为一个不准的坐标系，故而，点云数据中的角度数据也会存在不准确，为了对角度数据进行准确的标定，本实施例中，将旋转机构作为更加准确的坐标系，也就是说，通过旋转机构的旋转角度来对所述点云数据中的角度数据进行标定。

本实施例中待标定激光雷达设于旋转机构上，在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，再根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，将旋转机构作为更加准确的坐标系，根据所述旋转机构的旋转角度及点云数据对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定，能够准确地对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定。

应理解的是，对于待标定激光雷达而言，角度误差中会包括水平角度误差，这是由于对于待标定激光雷达而言，其获取的角度数据中的水平角度来自于码盘，若码盘中心与雷达回转中心不同心，则水平角度存在误差，但待标定激光雷达的生产装配环节难以完全避免这种问题，具体可参照图3，其中，C表示码盘，O’表示码盘的中心，R表示待标定激光雷达，O表示雷达回转中心，T表示外界物体，虚线为水平0度线，如图3所示，外界物体的实际角度为O到T的连线与虚线之间的夹角，但由于码盘中心与雷达回转中心不同心，此时，码盘读数为O’到T的连线与虚线之间的夹角，从而产生了水平角度的误差，故而，在角度标定时，需要对水平角度数据进行标定。

如图4所示，基于第一实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第二实施例，本实施例中，所述预设方向为水平方向，各点云数据分别包括反射率和角度数据，所述角度标定结果包括水平角度标定结果，所述标定板包括背景板以及设于所述背景板上的反射条，所述反射条沿竖直方向设置，所述反射条的反射率与所述背景板的反射率不同，参照图5，其中，B表示背景板，H表示反射条；

继续参照图4，所述步骤S20，包括：

S201：根据所述反射率从所述点云数据中选取目标点云数据，所述目标点云数据为对准所述反射条的激光的点云数据。

需要说明的是，由于反射条的反射率与所述背景板的反射率不同，故而，对准所述反射条的激光的点云数据与未对准所述反射条的激光的点云数据会存在一定区别，本实施例中，可根据所述反射率从所述点云数据中选取目标点云数据。

S202：确定所述目标点云数据对应的目标数据获取时刻。

可理解的是，对于点云数据和旋转角度的获取而言，由于是实时获取的方式，故而，点云数据和旋转角度都会对应有数据获取时刻，所述目标数据获取时刻即为获取到目标点云数据的时刻，假设点云数据为A1，A2，A3，A4和A5，并且依次对应的数据获取时刻为Q1，Q2，Q3，Q4和Q5，若此时点云数据为A3，相应地，目标数据获取时刻即为Q3。

S203：从所述目标点云数据中提取目标角度数据，并从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度。

在具体实现中，由于各点云数据分别包括反射率和角度数据，故而，可从所述目标点云数据中提取目标角度数据。

需要说明的是，如上所述，点云数据和旋转角度都会对应有数据获取时刻，故而，可从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度。

S204：根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

可理解的是，所述目标旋转角度可理解为准确的旋转数据，而目标角度数据可理解为不准确的旋转数据，故而，可根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

本实施例通过反射率从所述点云数据中选取目标点云数据，确定所述目标点云数据对应的目标数据获取时刻，再从所述目标点云数据中提取目标角度数据，并从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度，然后根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果，能够准确地对水平角度数据的标定。

如图6所示，基于第二实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第三实施例，本实施例中，所述反射条的反射率大于所述背景板的反射率；

需要说明的是，对于反射条的反射率而言，与所述背景板的反射率差异越大，越容易将反射条与背景板进行区分，本实施例中，可将背景板的反射率设置的非常低，例如：设置在10dB以内，同时，可将反射条的反射率设置的非常高，例如：设置为255dB，当然，还可设置为其他值，本实施例对此不加以限制。

需要说明的是，对于待标定激光雷达而言，通常来说，激光雷达的反射率存在不准，并且存在波动，但当两个对象的反射率相同时，这些不准和波动应当处于同一情况，当两个对象的反射率相差非常大(例如：大于某一阈值)时，这些不准和波动不足以影响反射率的数值大小对比，故而，可基于待标定激光雷达的反射率特点来寻找所述目标点云数据。当反射条位于中间的激光束光斑的正中间时(即激光束对准所述反射条)，可参照图7，中间激光束光斑的反射率为最大，而左右两边的激光束光斑由于散射等光学原因的影响，虽然不等于背景板的反射率，但是由于其左右两边的环境和条件是完全对称的，因此反射率应当完全相等，其中，H表示反射条，F1表示左激光束光斑，F2表示中间的激光束光斑，F3表示右激光束光斑。

假设中间的激光束光斑稍微偏移一点，参照图8，中间的激光束光斑的反射率依旧不变，但是左右激光束光斑的环境已经不对称的，因此左右激光束光斑的反射率也会发生变化(由于散射等光学原因的影响，右边的激光束光斑更靠近反射条，因此右边激光束光斑的反射率相对左边光斑的要大一些)。

为准确寻找所述目标点云数据，所述步骤S201，包括：

S2011：对所述点云数据的数据获取时刻进行遍历，将遍历到的数据获取时刻作为当前数据获取时刻。

S2012：将所述当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据作为当前点云数据。

S2013：将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束。

可理解的是，当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据可理解为是照射到反射条的激光束的点云数据，故而，可将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束，也就是说，所述待选激光束形成的激光束光斑可理解为上述中间的激光束光斑。

S2014：将与所述待选激光束相邻的两条激光束对应的点云数据作为待选点云数据。

S2015：在所述待选点云数据中的反射率相等时，将所述当前点云数据作为目标点云数据。

需要说明的是，所述待选点云数据即为上述左右激光束光斑对应的点云数据，故而，在所述待选点云数据中的反射率相等时，可将所述当前点云数据作为目标点云数据。

本实施例将所述当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据作为当前点云数据，然后将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束，接着将与所述待选激光束相邻的两条激光束对应的点云数据作为待选点云数据，之后在所述待选点云数据中的反射率相等时，将所述当前点云数据作为目标点云数据，基于待标定激光雷达的反射率特点来寻找所述目标点云数据，能够非常准确地找到所述目标点云数据。

如图9所示，基于第二实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第四实施例，本实施例中，步骤S204包括：

S2041：根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定坐标系角度差。

需要说明的是，由于所述目标旋转角度是旋转机构的旋转角度，其属于旋转机构所处的坐标系，而目标角度数据是待标定激光雷达的码盘所处的坐标系，两个坐标系通常存在不同，但这两个坐标系之间的差值是固定的，故而，本实施例中，可根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定这两个坐标系之间的坐标系角度差。

S2042：基于所述坐标系角度差建立预设偏差方程，所述预设偏差方程表征旋转角度、角度数据和角度偏差之间的对应关系。

可理解的是，对于旋转角度、角度数据和角度偏差之间存在一定的对应关系，故而，本实施例中，可基于所述坐标系角度差建立预设偏差方程。

S2043：基于所述目标旋转角度和目标角度数据对预设偏差方程进行拟合，获得所述预设偏差方程中的参数值。

在具体实现中，在所述预设偏差方程中会存在一些未知参数，基于所述目标旋转角度和目标角度数据对预设偏差方程进行拟合后，即可获取所述预设偏差方程中各个未知参数的参数值。

S2044：将获得的参数值代入所述预设偏差方程中，并将代入参数值后的预设偏差方程作为所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

其中，所述预设偏差方程为

其中，θ_机构为旋转机构的旋转角度，θ_码盘为待标定激光雷达的角度数据，θ_恒定为坐标系角度差，d_{雷达-码盘}为待标定激光雷达的回转中心和码盘中心之间的距离，

为第二相位，R为码盘的半径。

对于所述预设偏差方程的推导过程如下：

参照图10，T表示外界物体(在本实施例中可理解为标定板)，R表示待标定激光雷达，S表示旋转机构，O₁表示旋转机构的中心，O₂表示码盘的中心，O₃表示雷达回转中心，x₁和y₁分别表示旋转机构所处的坐标系的X轴和Y轴，x₂和y₂分别表示待标定激光雷达的码盘所处的坐标系的X轴和Y轴，θ_机构为旋转机构的旋转角度，θ_雷达为雷达角度(即雷达回转中心到外界物体之间的角度，可理解为是待标定激光雷达和外界物体之间真正的角度)，θ_恒定为坐标系角度差，此时，可确定各角度之间的关系公式为：

θ_机构＝θ_雷达+θ_恒定+σ

其中，σ表示O₁到T的连线与O₃到T的连线之间形成的夹角。

为便于确定σ的大小，本实施例中，可通过正弦定理来进行角度计算，参照图11，在O₁到O₃之间连接辅助线，此时，可得到由O₁、O₃和T组成的三角形，根据正弦定理可确定σ的计算公式为：

其中，d_{机构-雷达}为O₁到O₃之间辅助线的长度，L为O₃到T之间的距离，

为相位，其可能为正值，也可能为负值，而大小为O₁到O₃之间辅助线与x₁轴的夹角。

假设A为小角度情况下，满足sinA＝A，故而，本实施例中，可将σ的计算公式等价为：

通过合理的环境设置，σ会远远的小于电机角度的最小分辨率，故而，本实施例中，将各角度之间的关系公式简化为：

θ_机构＝θ_雷达+θ_恒定

当然，对于所述θ_雷达而言，无法直接获得到，故而需要对其进行转换，参照图12，P为O₁到T之间的连线与码盘边缘形成的交点，此时，可在O₂到O₃之间连接辅助线，并将P与O₃之间连接辅助线，基于小角度的近似原则，可将P与O₃的辅助线与P与O₂的连线之间的夹角近似为T与O₂的连线与T与O₃的连线之间的夹角；

在具体实现中，基于正弦定理、sinA＝sin(180°－A)以及sinA＝A，可获得θ_雷达的转换公式为：

其中，d_{机构-雷达}为O₂到O₃之间辅助线的长度，θ_码盘为待标定激光雷达的角度数据，R为码盘的半径，

为O₂到O₃之间辅助线与x₂轴的夹角。

故而，结合简化后的各角度之间的关系公式以及θ_雷达的转换公式，可获得标定公式：

需要说明的是，对于标定公式而言，d_{雷达-码盘}、

和R均为未知参数，而θ_机构和θ_码盘是可获取数据，而θ_恒定为一个恒定值。

为便于确定θ_恒定，在根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定坐标系角度差时，可从旋转机构的旋转角度为5°开始，电机每转动15°，根据上述方式采集一组数据(即一组目标旋转角度和目标角度数据)，总共24组，此时，标定公式中的sin部分在相加后可被相互抵消，故而，可通过下式确定θ_恒定。

θ_恒定＝mean(目标旋转角度)-mean(目标角度数据)

其中，mean(目标旋转角度)为24组目标旋转角度的平均值，mean(目标角度数据)为24组目标角度数据的平均值。

当然，还可通过其他方式确定θ_恒定，本实施例对此不加以限制。

可理解的是，在确定θ_恒定后，即可将θ_恒定的值代入标定公式中，从而获得上述的预设偏差方程，再基于公式θ_机构＝θ_雷达+θ_恒定，即可确定θ_雷达和θ_码盘之间的转换公式，并将所述转换公式作为待标定激光雷达的水平角度标定结果。

如图13所示，基于第二实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第五实施例，步骤S10之前，所述激光雷达角度标定方法还包括：

S001：向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，在角度触发模式下通过各个发射器发射多条激光束，其中，相邻两条激光束之间的夹角相同。

需要说明的是，对于待标定激光雷达而言，其通常可分为16线、32线或64线等类型，换而言之，就是待标定激光雷达具有16个发射器、32个发射器或64个发射器，每一发射器均可发射一条激光束，而角度触发模式即为所述待标定激光雷达的各发射器发射激光束，且相邻两条激光束之间的夹角相同的发射模式。

S002：将发射的激光束中处于水平面的激光束作为标定激光束。

在具体实现中，通常情况下发射的激光束会有部分处于水平面，故而，本实施例中，可将发射的激光束中处于水平面的激光束作为标定激光束，所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据即为所述标定激光束所对应的点云数据。

为便于确定所述目标点云数据，本实施例中，可在合适的环境距离下，让激光束在背景板上的激光束光斑大于反射条的宽度，若只观察某一条激光束，那么在某一特定角度下，必有一激光束光斑照射到反射条，此时考虑其与其左右相邻共三个激光束光斑，三条激光束处于同一水平面，其中，相邻两条激光束之间的夹角相同，可参照图14，R表示待标定激光雷达，S表示旋转机构，H表示反射条，B表示背景板，虚线表示激光。

当然，在具体实现中，标定激光束的数量可为2N+1条即可，N为大于等于1的整数即可，也就是说，标定激光束可为3条，也可以为5条或7条等，本实施例对此不加以限制。

应理解的是，对于待标定激光雷达而言，角度误差中还会包括竖直角度误差，竖直角度误差来自于初始设计，由于存在装配误差、机械变形等原因，竖直实际角度与设计角度存在偏差，参照图15，其中，黑色方框表示待标定激光雷达，虚线表示实际的激光出射角度，实线表示设计的激光出射角度，两者存在偏差，但如果只考虑装配初始偏差和匀速转动的情况下，对于每一条激光而言，此偏差可以认为是常数，故而，在角度标定时，也需要对竖直角度数据进行标定。

如图16所示，基于第一实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第六实施例，本实施例中，所述预设方向为竖直方向，各点云数据分别包括反射率，所述角度标定结果包括竖直角度标定结果，所述标定板包括背景板以及设于所述背景板上的反射条，所述反射条沿水平方向设置，所述反射条的反射率与所述背景板的反射率不同，参照图17，其中，B表示背景板，H表示反射条。

所述步骤S20，包括：

S211：根据所述旋转角度及点云数据建立反射率和旋转角度之间的对应关系。

需要说明的是，由于各点云数据中分别包括反射率，而点云数据和旋转角度均会存在对应的数据获取时刻，为便于建立所述反射率和旋转角度之间的对应关系，本实施例中，可从所述点云数据中提取反射率，然后基于所述点云数据的数据获取时刻以及所述旋转角度的数据获取时刻建立反射率和旋转角度之间的对应关系。

S212：基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度，所述参考点云数据为反射率等于预设反射率的点云数据。

可理解的是，为便于查找所述参考旋转角度，本实施例中，在步骤S211中可根据所述旋转角度及点云数据建立反射率和旋转角度之间的对应关系曲线，然后基于所述对应关系曲线查找参考点云数据对应的参考旋转角度。

在具体实现中，对于所述待标定激光雷达而言，其沿竖直方向旋转，故而，参照图18，所述待标定激光雷达所发射的激光会依次经历远离反射条G1、靠近反射条G2、照射反射条G3、靠近反射条G4和远离反射条G5的过程，R_F为预设反射率，相应地，θ₁和θ₂即为所述参考旋转角度。

S213：根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果。

需要说明的是，设实际激光竖直角度为γ，此时，对应的计算公式为

α＝(θ₁+θ₂)/2+γ

其中，α表示反射条相对竖直放置的旋转机构的转子的角度。

由于α可通过将反射条和转子设为在同一水平面，此时，α为0，也就是说，γ＝-(θ₁+θ₂)/2，故而，在确定参考旋转角度θ₁和θ₂后即可确定实际激光竖直角度，并将实际激光竖直角度作为所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果。

如图19所示，基于第五实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第七实施例，步骤S212包括：

S2121：对所述对应关系中的点云数据进行遍历，将遍历到的点云数据作为当前点云数据。

需要说明的是，所述对应关系中会存在多个点云数据，在对所述对应关系中的点云数据进行遍历，可将遍历到的点云数据作为当前点云数据，也就是说，遍历过程中遍历到的点云数据即为当前点云数据。

S2122：将所述当前点云数据中的反射率与预设反射率进行比较。

S2123：在所述当前点云数据中的反射率与预设反射率相同时，将所述当前点云数据作为参考点云数据，并将所述参考点云数据对应的旋转角度作为参考旋转角度。

本实施例通过遍历匹配的方式寻找所述参考旋转角度，从而能够非常快速准确地确定参考旋转角度。

如图20所示，基于第五实施例提出本发明激光雷达角度标定方法第八实施例，步骤S10之前，所述激光雷达角度标定方法还包括：

S011：向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束。

在具体实现中，对于竖直角度数据的标定过程而言，只需要所述待标定激光雷达在接收控制指令后，发射一条激光即可，参照图21，其中，R表示待标定激光雷达，S表示旋转机构，H表示反射条，B表示背景板，虚线表示激光。

S012：将发射的激光束作为标定激光束。

在具体实现中，可将发射激光束作为标定激光束，所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据即为所述标定激光束所对应的点云数据。

需要说明的是，对于待标定激光雷达而言，每个发射器发射的激光束的竖直偏差为固定值，但不同发射器发射的激光束的竖直偏差可能会存在不同，为了便于确定所述待标定激光雷达的各个发射器的竖直角度标定结果，本实施例中，步骤S212之后，可先判断所述待标定激光雷达的各个发射器是否均发射过激光束；若所述待标定激光雷达的各个发射器均发射过激光束，则执行步骤S213；否则返回步骤S011。

此外，本发明实施例还提出一种激光雷达角度标定装置，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；

参照图22，所述激光雷达角度标定装置包括：

数据获取模块10，用于在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，所述标定板包括背景板以及设于所述背景板上的反射条，所述反射条的反射率与所述背景板的反射率不同；

角度标定模块20，用于根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果。

本实施例通过上述方案，待标定激光雷达设于旋转机构上，在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，再根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，将旋转机构作为更加准确的坐标系，根据所述旋转机构的旋转角度及点云数据对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定，能够准确地对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定。

需要说明的是，上述装置中的各模块可用于实现上述方法中的各个步骤，同时达到相应的技术效果，本实施例在此不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；所述计算机可读存储介质上存储有激光雷达角度标定程序，所述激光雷达角度标定程序被处理器执行时实现如下操作：

在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度；

根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果。

本实施例通过上述方案，待标定激光雷达设于旋转机构上，在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取所述待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度，再根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，将旋转机构作为更加准确的坐标系，根据所述旋转机构的旋转角度及点云数据对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定，能够准确地对所述待标定激光雷达的角度数据进行标定。

需要说明的是，上述计算机可读存储介质被处理器执行时还可实现上述方法中的各个步骤，同时达到相应的技术效果，本实施例在此不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达角度标定方法，其特征在于，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；

在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度；

根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果；

其中，所述预设方向为水平方向时；

所述根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，包括：

根据所述激光雷达的反射率从所述点云数据中选取目标点云数据；

确定所述目标点云数据对应的目标数据获取时刻；

从所述目标点云数据中提取目标角度数据，并从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度；

根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果；

其中，所述根据所述反射率从所述点云数据中选取目标点云数据，包括：

对所述点云数据的数据获取时刻进行遍历，将遍历到的数据获取时刻作为当前数据获取时刻；

将所述当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据作为当前点云数据；

将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束；

将与所述待选激光束相邻的两条激光束对应的点云数据作为待选点云数据；

在所述待选点云数据中的反射率相等时，将所述当前点云数据作为目标点云数据。

2.如权利要求1所述的激光雷达角度标定方法，其特征在于，所述根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果，包括：

根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定坐标系角度差；

基于所述坐标系角度差建立预设偏差方程，所述预设偏差方程表征旋转角度、角度数据和角度偏差之间的对应关系；

基于所述目标旋转角度和目标角度数据对预设偏差方程进行拟合，获得所述预设偏差方程中的参数值；

将获得的参数值代入所述预设偏差方程中，并将代入参数值后的预设偏差方程作为所述待标定激光雷达的水平角度标定结果。

3.如权利要求1～2中任一项所述的激光雷达角度标定方法，其特征在于，所述在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度之前，所述激光雷达角度标定方法还包括：

向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，在角度触发模式下通过各个发射器发射多条激光束，其中，相邻两条激光束之间的夹角相同；

将发射的激光束中处于水平面的激光束作为标定激光束。

4.如权利要求1所述的激光雷达角度标定方法，其特征在于，所述预设方向为竖直方向时；

所述根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果，包括：

根据所述旋转角度及点云数据建立反射率和旋转角度之间的对应关系；

基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度；

根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果。

5.如权利要求4所述的激光雷达角度标定方法，其特征在于，所述基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度，包括：

对所述对应关系中的点云数据进行遍历，将遍历到的点云数据作为当前点云数据；

将所述当前点云数据中的反射率与预设反射率进行比较；

在所述当前点云数据中的反射率与预设反射率相同时，将所述当前点云数据作为参考点云数据，并将所述参考点云数据对应的旋转角度作为参考旋转角度。

6.如权利要求5所述的激光雷达角度标定方法，其特征在于，所述在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度之前，所述激光雷达角度标定方法还包括：

向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束；

将发射的激光束作为标定激光束。

7.如权利要求6所述的激光雷达角度标定方法，其特征在于，所述基于所述对应关系查找参考点云数据对应的参考旋转角度之后，所述激光雷达角度标定方法还包括：

判断所述待标定激光雷达的各个发射器是否均发射过激光束；

若所述待标定激光雷达的各个发射器均发射过激光束，则执行所述根据所述参考旋转角度确定所述待标定激光雷达的竖直角度标定结果的步骤；

否则返回向所述待标定激光雷达发送控制指令，以使所述待标定激光雷达在接收控制指令后，通过发射器发射一条激光束的步骤。

8.一种激光雷达角度标定装置，其特征在于，待标定激光雷达设于旋转机构上，所述旋转机构用于带动所述待标定激光雷达旋转；

所述待标定激光雷达角度标定装置包括：

数据获取模块，用于在所述旋转机构带动所述待标定激光雷达沿预设方向旋转时，实时获取待标定激光雷达在标定板处的点云数据，并实时获取所述旋转机构的旋转角度；

角度标定模块，用于根据所述旋转角度及点云数据确定所述待标定激光雷达的角度标定结果；

其中，所述预设方向为水平方向时；

所述角度标定模块，还用于根据所述激光雷达的反射率从所述点云数据中选取目标点云数据；确定所述目标点云数据对应的目标数据获取时刻；从所述目标点云数据中提取目标角度数据，并从所述旋转角度中选取与所述目标数据获取时刻对应的目标旋转角度；根据所述目标旋转角度和目标角度数据确定所述待标定激光雷达的水平角度标定结果；

其中，所述角度标定模块，还用于对所述点云数据的数据获取时刻进行遍历，将遍历到的数据获取时刻作为当前数据获取时刻；将所述当前数据获取时刻的点云数据中反射率最大的点云数据作为当前点云数据；将所述当前点云数据对应的激光束作为待选激光束；将与所述待选激光束相邻的两条激光束对应的点云数据作为待选点云数据；在所述待选点云数据中的反射率相等时，将所述当前点云数据作为目标点云数据。

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光雷达角度标定程序，所述待标定激光雷达角度标定程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的激光雷达角度标定方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有激光雷达角度标定程序，所述待标定激光雷达角度标定程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的激光雷达角度标定方法的步骤。

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