CN111308476B - 激光雷达回波处理方法、装置、激光雷达系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光雷达回波处理方法，包括：接收全波形激光雷达的回波波形数据；确定回波波形数据中的目标波峰对应的初始化波形参数；根据每个目标波峰和对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的新波形参数；将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，再执行拆分和匹配的步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；输出最后一次得到的新波形参数。此外，本发明还提供一种激光雷达回波处理装置、激光雷达系统及存储介质。

Description

激光雷达回波处理方法、装置、激光雷达系统及存储介质

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回波处理方法、装置、激光雷达系统及存储介质。

背景技术

随着技术的发展，激光雷达测距也愈加成熟。大多数激光雷达仅仅使用一次回波(也即从接收到的多个回波信号中确定一个为探测物体反射回来的信号)进行测距，这种测距方法能够获得的数据有限，无法获得更加清晰的点云图。相对而言，全波形测距过程中由于全波形中会记录所有的回波信号，从而能够更加清晰的实现测绘测量。因为全波形中可能包含多次回波，这些回波可能有些是叠加在一起的，因此需要拆分开来，在传统中，可以通过相关的一些处理方法来进行处理。

但在传统的处理方法中，需要大量的迭代才能将叠加在一起的回波拆分开来，使得处理的速度不够快，测距效率不高。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种激光雷达回波处理方法、装置、激光雷达系统及存储介质。

第一方面，本发明实施例提供一种激光雷达回波处理方法，该方法包括：

接收全波形激光雷达的回波波形数据；

确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；

确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；

根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；

将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；

输出最后一次得到的新波形参数。

在一个实施例中，目标波峰为幅值在预设幅值范围内的波峰，预设幅值范围根据全波形激光雷达的发射光束确定。

在一个实施例中，在确定回波波形数据中的目标波峰的步骤之前，还包括：

对回波波形数据进行滤波处理，将幅值不在预设幅值范围内的波峰所在的脉冲移除。

在一个实施例中，确定每个目标波峰对应的初始化波形参数，包括：

随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；

或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数。

在一个实施例中，在将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数的步骤之前，还包括：

确定每个独立波形在整个回波波形数据中的权重，根据权重对每个独立波形进行修正。

在一个实施例中，初始化波形参数包括波形的中心位置、幅值和脉宽，将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数，包括，对于每个独立波形：

将独立波形的中心位置、幅值和脉宽分别与预设模板库中的具有不同中心位置、不同幅值和不同脉宽的波形模板进行比对；

计算独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差；

根据独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差，计算得到独立波形与各波形模板之间的综合误差；

将独立波形对应的综合误差最小的波形模板的波形参数确定为独立波形对应的匹配后的新波形参数。

在一个实施例中，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围，包括：

直至每个独立波形得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值都符合预设偏差范围。

第二方面，本发明提供一种激光雷达回波处理装置，包括：

数据接收模块，用于接收全波形激光雷达的回波波形数据；

波峰确定模块，用于确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；

参数确定模块，用于确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；

波形拆分模块，用于根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；

波形匹配模块，用于将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

偏差检测模块，用于检测得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值是否符合预设偏差范围，若不符合预设偏差范围，则判定将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤；若符合预设偏差范围，则判定输出最后得到的新波形参数；

参数输出模块，用于输出最后一次得到的新波形参数。

第三方面，本发明还提供一种激光雷达系统，包括全波形激光雷达和处理设备，处理设备包括存储器和处理器，存储器中储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如下步骤：

接收全波形激光雷达的回波波形数据；

确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；

确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；

根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；

将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；

输出最后一次得到的新波形参数。

第四方面，本发明还提供一种存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如下步骤：

接收全波形激光雷达的回波波形数据；

确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；

确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；

根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；

将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；

输出最后一次得到的新波形参数。

上述激光雷达回波处理方法、装置、激光雷达系统及存储介质，通过初始化波形参数将接收到的全波形激光雷达的回波波形中每个符合要求的目标波峰分解为独立波形，再利用预设模板来匹配从而优化独立波形。直接与预设模板库进行匹配优化，相比传统处理方法不需要大量的迭代，缩短了全波形激光雷达回波处理时间，提高了处理的效率。

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，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。

其中：

图1为一个实施例中激光雷达回波处理方法的流程图；

图2为一个实施例中接收到的全波形激光雷达回波的参照图；

图3为一个实施例中全波形激光雷达回波分解后的参照图；

图4为一个实施例中匹配过程的具体流程图；

图5为一个实施例中激光雷达回波处理装置的结构示意图；

图6为一个实施例中激光雷达系统中处理设备的内部结构示意图。

具体实施方式

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，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

如图1所示，在一个实施例中，提出一种激光雷达回波处理方法，该方法包括:

步骤102，接收全波形激光雷达的回波波形数据。

其中，在激光雷达测距中，需要进行发波和收波，进而通过两次波来进行测距，也即每一个回波都可以产生一个距离测量结果。全波形激光雷达能够记录完整的回波波形数据，相对于传统的仅仅记录少量离散回波的激光雷达而言，能够增加波形数据，进而增加了光斑内探测到物体的物理属性信息，根据这些信息可以对目标物体的分析提供更加全面的数据。但是在接收到的回波波形可能是包含多次回波，并且这些多次回波可能是叠加在一起的(比如，如图2所示)，因此在该步骤中的回波波形指包含多次回波的波形，并需要对其进行拆分。

步骤104，确定回波波形数据中的目标波峰及其个数。

其中，目标波峰是指回波波形数据中波峰幅值满足预设需求的波峰。在接收到的回波波形中，其中有多个回波，并且其中有叠加的部分，但叠加后的回波波形有的不会呈现波峰，也即两个回波的波峰是叠加在一起的。比如，如图2所示，该全波形包含了7个波峰，也即包含了7个波峰在确定目标波峰时，将能够识别到的波峰且波峰幅值满足预设要求的波峰确定为目标波峰，并记录总的目标波峰的个数。以图2为例，图中能够识别的波峰数量为7个，则目标波峰数量应该小于或等于7个。如果7个波峰的幅值均满足预设要求，则目标波峰的数量为7个，否则目标波峰的数量应该为实际满足预设要求的波峰的个数。图2中的波形仅仅为示例，实际中的波峰数量需要根据实际测量场景以及场景内物体分布情况确定，有可能少于7个，也有可能多于7个。图2中的7个波峰，可能存在部分波峰是两个脉冲叠加的效果，本案在识别时，仍根据识别到的波峰数量来确定目标波峰。仅对能够看到波峰的回波波形进行分解，从而确保拆分出来的单个高斯信号，在波峰部分能够存着混合前的波形信息，进而确保后面匹配过程可以实现高精度匹配。

步骤106，确定每个目标波峰对应的初始化波形参数。

其中，要实现对回波波形的分解，需要确定每个波峰对应的独立波形，也即需要确定每个目标波峰对应的实际波形参数。每个独立波形都符合高斯分布规律，可以通过高斯模型来拟合该独立波形，因此整个回波波形可以通过高斯混合模型来拟合得到，高斯混合模型所包含的单个高斯模型的数量则等于确定出来的目标波峰的数量。而单个高斯模型的确定需要确定三个重要参数：均值、方差和幅度。本案中，以独立波形的中心位置作为高斯模型的均值，幅值作为高斯模型的幅度，脉宽作为高斯模型的方差。

其中，初始化波形参数包括了独立波形的中心位置、幅值以及脉宽三个参数。具体地，初始化参数用P表示，其可以表示为P＝[o1,p1,μ1,o2,p2,μ2,……,oj,pj,μj]。其中，oj表示脉宽，pj表示脉高也即幅值，μj表示中心位置。j等于目标波峰的数量，也即有多少个目标波峰就需要有相应多组高斯模型，对应则需要为每个高斯模型确定其模型参数。

步骤108，根据目标波峰的个数和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形。

其中，在确定了目标波峰的个数以及每个目标波峰对应的初始化波形参数后，可以构建高斯混合模型，进而利用本领域知晓的算法将该高斯混合模型分解为单个高斯模型，从而得到对原始的回波波形进行拆分后的初始化波形，该初始化波形中对应于每个波峰具有一个相应的独立波形，具体可以参照如图3。图3为最终拆分后确定的各独立波形的示意图。

步骤110，将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数。

其中，在得到每个目标波峰对应的独立波形后就可以将其与预设模板库中的波形模板进行匹配，预设模板库中包含了在一定范围和精度内的不同中心位置、不同脉宽和不同幅值的各种波形模板，将独立波形与这些波形模板进行匹配，可以得到满足匹配的波形模板，满足匹配的波形模板对应的波形参数即为匹配后的新波形参数。

其中，波形匹配过程是对拆分后的各独立波形的波形参数进行确定的过程。传统的全波形分解或者处理方法中，通常利用EM算法或者LM算法对回波波形进行分解，得到相应的独立波形。以EM算法为例，EM算法分为E步和M步，其中E步用于将高斯混合模型分解成单个的高斯模型，M步根据最大似然估计准则计算高斯模型的相关参数。由于M步计算的是最大似然估计的参数值，所以与真实值之间可能存在一定误差，M步是逐步逼近最佳结果的一个似然估计过程，它的迭代次数较多，计算量大。本案对EM算法中的M步进行了修改，使用EM算法中的E步对高斯混合模型进行分解，拆分成单个波形，然后针对E步中拆分出来的信号中存在混合前的真实信息(波峰部分)，使用匹配算法也即步骤110计算得到新波形参数，解决了混合高斯模型在求参数时速度慢的问题。

其中，保证相邻两个波峰之间的间距均能够满足大于半个脉宽的距离，因此能够保证波峰收到另一个回波波谷的影响小，进而确保在拆分后的信号中，每个波峰都保留着对应回波脉冲的真实信息，进而确保匹配过程能够实现高精度匹配。

步骤112，将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次迭代得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围。

其中，将独立波形与波形模板进行匹配得到新波形参数，再利用得到的新波形参数重新拆分，不断循环，这是一个优化的过程，因为一开始设置的参数是有误差的，因而在得到第一次的新波形参数后将该新波形参数作为新的初始化波形参数重新对回波波形进行拆分，拆分出来的新独立波形再进行匹配，通过与波形模板进行匹配来降低误差，该匹配的过程是需进行大于一次的，直到得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围，此时就可以认定误差已经收敛。具体的，对于一个独立波形，在进行一次匹配后得到的第一次新波形参数，使用第一次新波形参数重新对回波波形进行拆分得到第二次独立波形，将第二次独立波形进行匹配，得到第二次新波形参数，将第二次新波形参数与第一次新波形参数进行比较，若误差不符合预设偏差范围，则继续将第二次新波形参数重新对回波波形进行拆分得到第三次独立波形，循环匹配，直到第N次新波形参数与第(N-1)次新波形参数比较的误差符合预设偏差范围。在一个实施例中，预设偏差范围针对中心位置、脉宽和幅值中的一种参数，如第N次新波形参数中的中心位置参数为t1 ns，第(N-1)新波形参数中的中心位置参数为t2ns，若∣t2-t1∣小于10^-5时，判定符合预设差值范围。可以理解，如果第一次计算得到的新波形参数就能够符合预设差值范围，则可以不进行下一轮的操作，直接将其作为拆分后的独立波形的参数进行输出。

在另一个实施例中，也可以将脉宽或幅值以及三个参数的组合设置预设偏差范围。

步骤114，输出最后一次得到的新波形参数。

最后一次得到的新波形参数是最逼近真实回波波形的波形参数。新波形参数包含了各目标波峰对应的独立波形的波形参数，从而可以根据各波形参数分别进行测距，增加了激光雷达扫描过程中所能够得到的点云数据，根据这些信息可以对扫描探测到的物体进行更加全面的分析。图3为最终确定的新波形参数对应的拆分结果示意图，从图中可以看出，通过本案的方法能够将存在交叠的波进行拆分，从而得到逼近于真实脉冲回波的波形结果。

上述激光雷达回波处理方法，通过初始化波形参数将接收到的全波形激光雷达的回波波形中每个符合要求的目标波峰分解为独立波形，再利用预设模板来匹配从而优化独立波形。直接与预设模板库进行匹配优化，相比传统处理方法不需要大量的迭代，缩短了全波形激光雷达回波处理时间，提高了处理的效率。

在一个实施例中，目标波峰为幅值在预设幅值范围内的波峰，预设幅值范围根据全波形激光雷达的发射光束确定。

其中，在上述有提到，接收到的全波形激光雷达回波波形中是包含多个回波的，但这些回波并非全部都是扫描区域内的物体反射得到的回波，存在部分回波是干扰光信号的情况。干扰源可以是环境光或者周围其他激光雷达所产生的激光光束。在此，为降低干扰，本实施例根据波峰的幅值来确定其是否为目标波峰，进而排除部分干扰光信号。具体的，判断波峰的幅值是否在预设波峰幅值范围内，若波峰的幅值在预设波峰幅值范围内，则认定为该回波是全波形激光雷达所发射的激光光束对物体进行扫描反射得到的回波，将其波峰确定为目标波峰。预设幅值范围根据全波形雷达的发射光束的幅值范围来确定，对于激光雷达而言，其发射的激光光束的幅值是已知确定的，且可以根据需要进行设置，根据发射时光束的幅值确定一个合理的预设幅值。

具体地，确定目标波峰的过程可以采用如下方法：先选取回波波形中峰值最高的一个波峰，在其他波峰在预设幅值范围内时，将其确定为目标波峰后，移除该目标波峰所在的波形，并对余下的回波波形中峰值最高的波峰进行选取判断，直至将所有符合要求的波峰确定出来。

在一个实施例中，在确定回波波形数据中的目标波峰的步骤之前，还包括：

对回波波形数据进行滤波处理，将幅值不在预设幅值范围内的波峰所在的脉冲移除。

其中，滤波处理将幅值不在预设范围内的波峰所在的脉冲移除，使得处理后的回波波形只呈现满足幅值大于或等于预设幅值的波峰，即目标波峰。

通过滤波处理来滤掉干扰所产生的波峰，以降低干扰光信号对整个处理所产生的的干扰，确保处理结果的精准度以及稳定性。

在一个实施例中，确定每个目标波峰对应的初始化波形参数，包括：

随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数。

其中，在设置初始化参数时，可以随机设置，因为设置的参数都是有误差的，都需要经过匹配过程来不断的优化、减小误差，因而在最开始的参数可以随机设置。当然，在另一个实施例中，也可以根据每个目标波峰的幅值、中心位置以及发射光束的半脉宽来确定一个大概的取值，这样可以更快匹配得到符合预设偏差范围的新波形参数。

设置初始化波形参数的目的是为了能够基于一组波形参数对回波波形进行拆分，才能进行后续匹配过程。

在一个实施例中，在将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数的步骤之前，还包括：

确定每个独立波形在整个回波波形数据中的权重，根据权重对每个独立波形进行修正。

其中，接收到的全波形激光雷达回波波形，是由多个回波叠加形成，因而在根据初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形后还需要计算拆分后的每个独立波形在整个回波波形中所占的比例，即权重。具体的，通过计算回波波形在每个独立波形中的响应(也就是回波波形在每个独立波形中的分布情况)，将这些响应再求一个平均值，每个独立波形对应的响应平均值即为每个独立波形在整个回波波形中的权重。在得到了每个独立波形的权重后，就可以根据这个权重来将对应的独立波形进行修正。可以理解，权重的计算可以通过本领域所知晓的其他方式进行计算确定。

通过计算权重来修正每个独立波形，在进行匹配前就优化了进入匹配过程的独立波形，降低了误差，提高了目标独立波形的精确度。

如图4所示，在一个实施例中，初始化波形参数包括波形的中心位置、幅值和脉宽，将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数，包括，对于每个独立波形：

步骤202，将独立波形的中心位置、幅值和脉宽分别与预设模板库中的具有不同中心位置、不同幅值和不同脉宽的波形模板进行比对。

其中，在进行匹配的过程中，分别比较每个初始单高斯波形与单高斯波形模板的中心位置、幅值和脉宽，因为一个单高斯波形是通过中心位置、幅值和脉宽确定的，因此在匹配过程中同样也是分别去比对这三个参数。

步骤204，计算独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差。

其中，在计算独立波形与各波形模板之间的参数误差时，是直接基于波形进行比对，将独立波形放入预设模板库中，计算与该独立波形与所在位置为基点一定范围内波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差。例如图5所示，图中粗实线表示的是某一个独立波形，其余的虚线表示多个波形模板，在该图中优先考虑了中心位置，因此该独立波形与其余波形模板的均值相同，此图中，独立波形与其余波形模板的幅值也相同，因而只需选择脉宽误差最小的，由图可知，在粗实线外侧对应的波形模板与该独立波形的脉宽误差最小。

步骤206，根据独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差，计算得到独立波形与各波形模板之间的综合误差。

其中，综合误差是指综合了中心位置误差、幅值误差和脉宽误差的一个总误差，在实际匹配过程中，不一定可以确保中心位置误差、幅值误差和脉宽误差中有为零的情况，因此，需要按照需要设置优先级，判断是否以哪个误差为最优先考虑的，比如可以优先考虑了中心位置或者幅值，次要的考虑脉宽。在另一个实施例中，也可以优先考虑脉宽。还在另一个实施例中，中心位置、幅值和脉宽的优先级相同。

步骤208，将独立波形对应的综合误差最小的波形模板的波形参数确定为独立波形对应的匹配后的新波形参数。

其中，按照预设的优先级，来计算独立波形与各波形模板之间的综合误差，将综合误差最小的波形模板的波形参数作为该独立波形的新波形参数。

通过比对三个基本波形参数，可以有效且快速的得到新波形参数。并且进一步设置优先级，控制匹配过程中三个参数的优先匹配，结合实际需要，得到满足实际需求的新波形参数，提高了新波形参数的适用性。

可以理解，在其他实施例中也可以采用其他的匹配算法来从预设模板库中匹配出匹配度最高的波形模板，进而确定独立波形的新波形参数。

在一个实施例中，预设模板库中的波形模板由以下步骤确定:

获取全波形激光雷达发射光束的波形参数；根据发射时的波形参数来确定波形模板的参数范围；根据波形模板的参数范围确定加入到预设模板库中的波形模板。

其中，通常发送时的参数都是恒定的，预设模板库中的波形模板为了提高效率减少比对过程，因此要对预设模板库中的波形模板的分布进行限制，所以根据全波形激光雷达发射光束的波形参数来确定，根据发射时的波形参数来对波形模板的分布进行控制是考虑实际情况的。

具体的，确定中心位置、脉宽和幅值参数范围如下：

确定中心位置范围：在根据激光雷达的特性将中心位置精度确定为包括0.1ns、0.01ns、0.001ns中的一种。需要解释的是，中心位置精度是指波形模板分布在时间轴上的最小刻度，比如按照0.01ns的中心位置精度下，波形模板的分布只能在0ns、0.01ns、0.02ns等等，不会存在0.015ns的波形模板。

确定脉宽范围：根据实际发射时的脉宽来确定，在一个实施例中，比如实际发射时的脉宽为(2t)ns，那么波形模板的脉宽范围则在(t-1)～(2t)ns。当然也可以根据其他特殊情况设置相应的脉宽范围。

确定幅值范围：幅值则根据目标波峰的幅值来确定，在一个实施例中，如目标波峰中最小幅值为h1，最大幅值为h2，那么就可以将单高斯波形模板的幅值范围设置在h1～h2。

其中，在确定好每个参数范围后，就可以根据参数范围将满足参数范围的波形模板加入到预设模板库中。

结合实际情况确定要加入到预设模板库中的波形模板，减少了其他完全不可能进行匹配的波形模板，排除了干扰，提高了效率。

在一个实施例中，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设范围，包括：直至每个独立波形得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值都符合预设范围。

其中，在判断是否符合预设偏差范围时，根据波形参数对回波波形进行拆分时是需要结合所有波形参数，因此需要考虑所有的独立波形对应的偏差值，若所有的独立波形对应的“得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值”都符合预设偏差范围时，才认定此时得到的所有独立波形对应的新波形参数符合预设偏差范围。

当每个独立波形得到的新波形参数都符合预设偏差范围时，最终拆分出的目标独立波形的精度才够高。

如图5所示，在一个实施例，本发明提供一种激光雷达回波处理装置，该装置包括：

数据接收模块302，用于接收全波形激光雷达的回波波形数据；

波峰确定模块304，用于确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；

参数确定模块306，用于确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；

波形拆分模块308，用于根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；

波形匹配模块310，用于将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

偏差检测模块312，用于检测得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值是否符合预设偏差范围，若不符合预设偏差范围，则判定将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤；若符合预设偏差范围，则判定输出最后得到的新波形参数；

参数输出模块314，用于输出最后一次得到的新波形参数。

在一个实施例中，目标波峰为幅值在预设幅值范围内的波峰，预设幅值范围根据全波形激光雷达的发射光束确定。

在一个实施例中，激光雷达回波处理装置还包括：

滤波处理模块，用于对回波波形数据进行滤波处理，将幅值不在预设幅值范围内的波峰所在的脉冲移除。

在一个实施例中，参数确定模块还用于随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数。

在一个实施例中，激光雷达回波处理装置还包括：

确定权重模块，用于确定每个独立波形在整个回波波形数据中的权重，根据权重对每个独立波形进行修正。

在一个实施例中，初始化波形参数包括波形的中心位置、幅值和脉宽，对于每个独立波形，波形匹配模块还用于：将独立波形的中心位置、幅值和脉宽分别与预设模板库中的具有不同中心位置、不同幅值和不同脉宽的波形模板进行比对；计算独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差；根据独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差，计算得到独立波形与各波形模板之间的综合误差；将独立波形对应的综合误差最小的波形模板的波形参数确定为独立波形对应的匹配后的新波形参数。

在一个实施例中，偏差检测模块还用于检测每个独立波形得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值是否都符合预设偏差范围。

在一个实施例中，本发明提供一种激光雷达系统，该系统包括全波形激光雷达和处理设备。全波形激光雷达用于对外发射激光光束并接收扫描区域内的物体对激光光束进行反射后的回波波形，该全波形激光雷达会记录有效接收时间区域内的所有回波脉冲信号，从而形成回波波形数据。处理设备则用于对该回波波形数据进行处理，以将该全波形的回波波形拆分为各个独立波形。处理设备包括存储器和处理器，存储器中存在有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，使得处理能够执行前述任意实施例中所述的激光雷达回波处理方法，进而基于处理得到的新波形参数进行测距以及物体物物理信息识别等。

其中，处理设备可以为工控机，与全波形激光雷达相对固定安装。在其他的实施例中，处理设备也可以是计算机或者平板等智能终端，其通过线缆与全波形激光雷达进行连接，从而进行数据传输。当然，处理设备也可以内嵌于全波形激光雷达中，比如处理设备可以为FPGA板。

在一个实施例中，处理设备的内部结构图如图6所示。该处理设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该处理设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现激光雷达回波处理方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行激光雷达回波处理方法。本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的处理设备的限定，具体的处理设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，本申请提供的激光雷达回波处理方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图6所示的处理设备上运行。处理设备的存储器中可存储组成该激光雷达回波处理装置的各个程序模块。比如，数据接收模块302、波峰确定模块304、参数确定模块306、波形拆分模块308、波形匹配模块310、偏差检测模块312和参数输出模块314。

一种激光雷达系统，该系统包括全波形激光雷达和处理设备，该处理设备包括存储器和处理器，存储器中储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：接收全波形激光雷达的回波波形数据；确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；输出最后一次得到的新波形参数。

在一个实施例中，目标波峰为幅值在预设幅值范围内的波峰，预设幅值范围根据全波形激光雷达的发射光束确定。

在一个实施例中，在确定回波波形数据中的目标波峰的步骤之前，计算机程序被处理器执行时，使得处理器还执行以下步骤：对回波波形数据进行滤波处理，将幅值不在预设幅值范围内的波峰所在的脉冲移除。

在一个实施例中，确定每个目标波峰对应的初始化波形参数，包括：随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数。

在一个实施例中，在将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数的步骤之前，计算机程序被处理器执行时，使得处理器还执行以下步骤：确定每个独立波形在整个回波波形数据中的权重，根据权重对每个独立波形进行修正。

在一个实施例中，初始化波形参数包括波形的中心位置、幅值和脉宽，将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数，包括，对于每个独立波形：将独立波形的中心位置、幅值和脉宽分别与预设模板库中的具有不同中心位置、不同幅值和不同脉宽的波形模板进行比对；计算独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差；根据独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差，计算得到独立波形与各波形模板之间的综合误差；将独立波形对应的综合误差最小的波形模板的波形参数确定为独立波形对应的匹配后的新波形参数。

在一个实施例中，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围，包括：直至每个独立波形得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值都符合预设偏差范围。

一种存储介质，储存有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：接收全波形激光雷达的回波波形数据；确定回波波形数据中的目标波峰及其个数；确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形；将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；输出最后一次得到的新波形参数。

在一个实施例中，目标波峰为幅值在预设幅值范围内的波峰，预设幅值范围根据全波形激光雷达的发射光束确定。

在一个实施例中，在确定回波波形数据中的目标波峰的步骤之前，计算机程序被处理器执行时，使得处理器还执行以下步骤：对回波波形数据进行滤波处理，将幅值不在预设幅值范围内的波峰所在的脉冲移除。

在一个实施例中，确定每个目标波峰对应的初始化波形参数，包括：随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数。

在一个实施例中，在将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数的步骤之前，计算机程序被处理器执行时，使得处理器还执行以下步骤：确定每个独立波形在整个回波波形数据中的权重，根据权重对每个独立波形进行修正。

在一个实施例中，初始化波形参数包括波形的中心位置、幅值和脉宽，将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数，包括，对于每个独立波形：将独立波形的中心位置、幅值和脉宽分别与预设模板库中的具有不同中心位置、不同幅值和不同脉宽的波形模板进行比对；计算独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差；根据独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差，计算得到独立波形与各波形模板之间的综合误差；将独立波形对应的综合误差最小的波形模板的波形参数确定为独立波形对应的匹配后的新波形参数。

在一个实施例中，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围，包括：直至每个独立波形得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值都符合预设偏差范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。请输入具体实施内容部分。

Claims (9)

1.一种激光雷达回波处理方法，其特征在于，包括：

接收全波形激光雷达的回波波形数据；

确定所述回波波形数据中的目标波峰及其个数；

确定每个目标波峰对应的初始化波形参数；

根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将所述回波波形拆分为多个独立波形；

将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行所述根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将所述回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤，直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围；

输出最后一次得到的新波形参数；

其中，所述确定每个目标波峰对应的初始化波形参数，包括：

随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；

或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及所述全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述目标波峰为幅值在预设幅值范围内的波峰，所述预设幅值范围根据所述全波形激光雷达的发射光束确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述确定所述回波波形数据中的目标波峰的步骤之前，还包括：

对所述回波波形数据进行滤波处理，将幅值不在所述预设幅值范围内的波峰所在的脉冲移除。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数的步骤之前，还包括：

确定每个独立波形在整个回波波形数据中的权重，根据所述权重对每个独立波形进行修正。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始化波形参数包括波形的中心位置、幅值和脉宽，所述将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数，包括，对于每个独立波形：

将所述独立波形的中心位置、幅值和脉宽分别与所述预设模板库中的具有不同中心位置、不同幅值和不同脉宽的波形模板进行比对；

计算所述独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差；

根据所述独立波形与各波形模板之间的中心位置误差、幅值误差和脉宽误差，计算得到所述独立波形与各波形模板之间的综合误差；

将所述独立波形对应的所述综合误差最小的波形模板的波形参数确定为所述独立波形对应的匹配后的新波形参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直至得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值符合预设偏差范围，包括：

直至每个独立波形得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值都符合预设偏差范围。

7.一种激光雷达回波处理装置，其特征在于，包括：

数据接收模块，用于接收全波形激光雷达的回波波形数据；

波峰确定模块，用于确定所述回波波形数据中的目标波峰及其个数；

参数确定模块，用于确定每个目标波峰对应的初始化波形参数，所述参数确定模块具体用于，随机生成每个目标波峰对应的初始化波形参数；或者，根据每个目标波峰的幅值、所在的位置以及所述全波形激光雷达发射光束的半脉宽确定每个波峰所在波形的初始化波形参数；

波形拆分模块，用于根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将所述回波波形拆分为多个独立波形；

波形匹配模块，用于将每个独立波形分别与预设模板库中的波形模板进行匹配，得到每个独立波形对应的匹配后的新波形参数；

偏差检测模块，用于检测得到的新波形参数与上一次得到的新波形参数的偏差值是否符合预设偏差范围，若不符合预设偏差范围，则判定将每个新波形参数作为对应的新的初始化波形参数，执行所述根据每个目标波峰和每个目标波峰对应的初始化波形参数将所述回波波形拆分为多个独立波形的步骤及后续步骤；若符合预设偏差范围，则判定输出最后得到的新波形参数；

参数输出模块，用于输出最后一次得到的新波形参数。

8.一种激光雷达系统，包括全波形激光雷达和处理设备，所述处理设备包括存储器和处理器，所述存储器中储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至6所述的任一种方法的步骤。

9.一种存储介质，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，使得所述处理器执行如权利要求1至6所述的任一种方法的步骤。

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