CN112946607B - 光探测和测距设备的校准方法、系统及机器可读介质 - Google Patents

光探测和测距设备的校准方法、系统及机器可读介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种LiDAR设备成像辅助角度的校准方法，包括：在平板上接收空间分辨率图的图像，该图像由相机拍摄并位于距空间分辨率图的预定距离处；根据空间分辨率图的图像和预定距离确定相机的角分辨率；接收入射在平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，该激光点从位于距平板预定距离处的LiDAR设备发射，光栅扫描图案基于LiDAR设备中的一预设值组而形成；然后，基于激光点的图像和相机的角分辨率，计算出与预设值组相对应的LiDAR设备的逐步移动角度集。由此进行角度校准以确保固态LiDAR设备具有准确且可靠的预期扫描角度。

Description

光探测和测距设备的校准方法、系统及机器可读介质
技术领域
本发明的实施例总体上涉及遥感，更具体地涉及一种光探测和测距(LiDAR)设备的角度校准。
背景技术
LiDAR设备可以通过利用激光脉冲照射环境中的物体并测量物体反射脉冲来测量到该物体的距离。LiDAR设备通常利用高级光学器件和旋转组件来创建广阔的视野，但是这种实现方式往往体积庞大且昂贵。固态LiDAR设备往往成本较低，但其尺寸仍然较大。
固态LiDAR设备可以在不同方向上朝向目标物体扫描激光束。LiDAR设备中的激光扫描仪由电流控制。通常希望利用具有特定电压的电流将激光扫描仪移至特定方向；否则，该LiDAR设备可能会使目标物体的图像失真。但是，由于LiDAR设备的个体差异和环境因素(例如温度)，如果未正确校准以解决这些差异，则相同的电压可能会将LiDAR设备的不同激光扫描仪移至不同方向。因此，需要进行角度校准以确保固态LiDAR设备具有准确而可靠的预期扫描角度。
发明内容
一种LiDAR设备成像辅助角度的校准方法，包括：在平板上接收空间分辨率图的图像，所述图像由相机拍摄并位于距所述空间分辨率图的预定距离处；根据空间分辨率图的图像和预定距离确定相机的角分辨率；接收入射在平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，所述激光点从位于距所述平板预定距离处的所述LiDAR设备发射，所述光栅扫描图案基于所述LiDAR设备中的一预设值组而形成；然后，基于激光点的图像和相机的角分辨率，计算出与预设值组相对应的LiDAR设备的逐步移动角度集。
附图说明
在附图中通过示例而非限制的方式展示本公开的实施例，其中相同的附图标记指示相同的元件。
图1展示可以在其中实现本发明的方法实施例的LiDAR设备的示例。
图2A-2B展示本发明一个实施例的激光脉冲扫描仪的扫描图案。
图3展示本发明一个实施例的LiDAR校准系统。
图4为本发明实施例的LiDAR设备101的校准流程图。
图5展示本发明一个实施例的用于计算相机的角分辨率的系统。
图6展示本发明一个实施例的用于计算LiDAR装置的步进MEMS镜移动角度的系统。
图7A-7B示出了本发明一个实施例的用于生成光栅扫描图案的两组预设值。
图8A-8B示出了本发明一个实施例的由相机捕捉的光栅扫描图案。
图9为本发明一个实施例的计算LiDAR装置的步进MEMS镜移动角度的流程图。
图10为本发明一个实施例的LiDAR设备的校准过程。
具体实施方式
以下描述和附图是说明性的，并且不应解释为限制性的。以下描述了许多具体细节以提供对各种实施例的透彻理解。但是，在某些情况下，出于实施例的简要讨论，一些众所周知的或常规的细节没有描述。
大量生产的相同型号的LiDAR设备通常具有由同一扫描应用程序(例如软件控制器)控制的同一激光扫描仪。在同一型号的所有LiDAR设备中，特定电压的电流会产生预期的特定的扫描角度。但是，由于生产缺陷和环境因素，不同的LiDAR设备存在个体差异。扫描元件的机械对准还会导致偏差，这些偏差需要单独表征和补偿。
本文描述的是用于校准LiDAR设备的系统、方法和介质，以解决个体差异和环境因素以使LiDAR设备的激光扫描仪可以在所需方向上进行扫描。
各个实施例描述了固态LiDAR设备的成像辅助角度校准。校准是完全自动化的，可能会导致在校准的LiDAR设备中生成修改后的查找表，以解决各个差异和环境因素的问题。
在一个实施例中，可以利用以下构件来进行光检测和测距(LiDAR)设备的校准方法：具有一个或多个用于校准控制和校准值计算的应用的计算设备；具有已知尺寸的空间分辨率图；待校准的LiDAR设备；相机，用于以光栅扫描模式对空间分辨率图和从LiDAR设备发射的激光点成像；以及灯。计算设备与相机、LiDAR设备连接，并且可以命令相机拍摄图像，并命令LiDAR设备发射激光束。
该方法包括以下操作步骤：在计算设备上接收平板上的空间分辨率图的图像，该图像由位于距该空间分辨率图预定距离处的相机拍摄；所述计算设备根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述摄像机的角分辨率；并由计算设备接收入射在平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，该激光点从位于距平板预定距离处的LiDAR设备发射，光栅扫描图案基于LiDAR设备中的一预设值组而形成。该方法还包括以下操作：由计算机设备基于激光点的图像和相机的角分辨率来计算与预设值组相对应的LiDAR设备的逐步移动角度集；并由计算设备使用计算出的逐步移动角度集和预设值组来校准LiDAR设备。
在一个实施例中，相机的角分辨率为相机的垂直像素角分辨率或相机的水平像素角分辨率，其中光栅扫描图案为垂直光栅扫描或水平光栅扫描而获得，其中LiDAR设备的逐步移动角度集为一组垂直或水平的逐步移动角度。LiDAR设备的逐步移动角度集为一个或多个微机电系统(MEMS)镜的多个逐步移动角度。
在一个实施例中，空间分辨率图的图像通过用灯照射空间分辨率图而获取。在空间分辨率图的四个角中每一个角处分别定位一个基准，由此四个基准确定空间分辨率图上的兴趣区域(ROI)。
在一个实施例中，计算设备根据空间分辨率图的图像和预定距离确定相机的角分辨率进一步包括：计算设备确定ROI的对应尺寸，并确定对应尺寸的ROI的像素；以及由计算设备将对应尺寸除以像素与预定距离的乘积，以获得相机的角分辨率。
在一个实施例中，计算设备计算出与所述预设值组对应的LiDAR设备的逐步移动角度集进一步：计算设备从光栅扫描图案中的激光点的图像中选择多个像素行或像素列；获取水平或垂直累积强度的图以获得多个强度峰，每个强度峰代表一个像素指数；以及将每个像素指数与相机的对应角分辨率相乘，从而获得LiDAR设备的逐步移动角度集。
以上概述不包括本公开中所有实施例的详尽列举。可以从本公开中描述的各个方面和实施例的所有合适的组合中实施本公开中的所有装置和方法。
固态LiDAR设备
图1展示为根据一个实施例可以在其中实施本发明的方法实施例的LiDAR设备示例。
该LiDAR设备可以是固态LiDAR设备101，其可以通过用激光脉冲(激光束)照射环境中的物体来测量到物体的距离。反射的激光脉冲和波长的返回时间的差异可用于创建环境的点云。点云可以提供空间位置和深度信息，以用于识别和跟踪物体。
如图1所示，该LiDAR设备101包括激光脉冲发射单元104、激光脉冲扫描器105、激光脉冲接收单元109和控制单元107。该激光脉冲发射单元104可以包括一个或多个可发射包含不同频率的光子的短脉冲激光束的激光发射器。激光脉冲发射单元可以发射激光点或线性激光束。在某些实施例中，可以使用扩散器来增加激光点的大小，包括将所述激光点的形状改变为激光束。
在一个实施例中，激光脉冲发射单元104可发射线性激光束。在该实施例中，该激光脉冲发射单元104使用多个快轴准直器(FAC)来准直来自激光源阵列的激光束、用于将准直的激光束转换为平行激光束的柱面透镜阵列以及用于减小平行激光束的间距棱镜阵列对。激光脉冲发射单元104还可以包括第一柱面透镜，用于将来自棱镜阵列对的激光束聚焦到MEMS镜上，该MEMS镜将激光束作为线性激光束重定向到预定方向。
例如，在图1中，激光脉冲发射单元104发射出射激光脉冲束113。该出射激光脉冲束113可以由激光脉冲扫描仪105使用各种构件(包括微机电系统(MEMS)反射镜以及一个或多个光学相控阵列(OPA)朝一个或多个方向转向或扫描。该一个或多个方向中的每一个可以被称为转向方向或扫描方向。与每个转向方向相关联的竖直角度和水平角度可以分别被称为转向角度或扫描角度。激光脉冲扫描仪105可以使一个或多个激光脉冲束朝某个转向方向转向。每个激光脉冲束可以具有固定数量的脉冲。
控制单元107可以包括以硬件、软件、固件或其组合实现的控制逻辑。该控制单元107可以以协调的方式驱动LiDAR设备101的其他单元或子系统104、105和109，并可以执行一种或多种数据处理算法以执行一种或多种用于信号滤波和目标检测操作。例如，控制单元107可以使激光脉冲发射单元104和激光脉冲扫描仪105同步，使得激光脉冲扫描仪105可对水平视场进行多线送或以特定方向扫描。
激光脉冲接收单元109可以使用一个或多个成像透镜(例如，成像透镜115)收集从目标物体103反射的一个或多个激光脉冲束(例如，激光脉冲束112)，并将激光光束聚焦到光电探测器117上。该光电探测器可包括多个高灵敏度光电二极管。该光电探测器可以将激光脉冲的反射光束中的光子转换为电，并将入射在每个光电检测器上的返回信号发送到控制单元107以进行处理。
在一个实施例中，激光脉冲发射单元104中的激光二极管可以以脉冲模式操作，其中脉冲以固定间隔(例如，每几微秒)重复。可以根据LiDAR设备101的预定性能参数来选择用于为激光二极管提供适当的偏置和调制电流的激光二极管和激光驱动电路。示例性地，性能参数可以包括所需的最大扫描空间范围和分辨率。
图2A-2B示出了根据一个实施例的激光脉冲扫描仪的扫描图案。图2A展示沿X轴的光栅扫描图案。在该扫描图案中，从目标物体201的顶部开始以一个从左到右的矩形图案扫描目标物体201。图2B展示沿Y轴的另一光栅扫描图案。在该扫描图案中，从左侧开始以一个从上到下的矩形图案扫描目标物体201。
在图2A和图2B中，光栅扫描图案可形成水平扫描线209、208，以及垂直扫描线207、206。沿水平扫描线的两个相邻激光点之间的夹角称为水平像素角，沿垂直扫描线的两个相邻激光点之间的夹角称为垂直像素角。图2A和图2B展示水平像素角203、202以及垂直像素角205、204。
通过激光脉冲扫描仪105在垂直方向上的逐步旋转来控制垂直像素角，并且通过激光脉冲扫描仪105在水平方向上的逐步旋转来控制水平像素角。需要对激光脉冲扫描仪105的逐步旋转进行校准，从而可以在X和Y方向上以期望的角分辨率准确而可靠地捕捉目标物体201。如本文所用，在一个实施例中，角分辨率代表LiDAR设备101测量物体中点的角间距的能力，即图像中可区分物体之间的最小距离。
这样的校准在多传感器平台中尤其重要，来自不同传感器的数据需要在一个共同的参考框架中表示，以进行分析和数据融合。在相机以图像形式提供强度数据且LiDAR设备以一组3D点形式提供深度信息的平台上，这种校准将能够将来自LiDAR设备坐标系的3D点重新投影到图像的2D坐标系中。
角度校准
图3示出了根据一个实施例的LiDAR校准系统300。该LiDAR校准系统300可以用于校准在水平(X)方向和垂直(Y)方向上的MEMS镜的移动角度。
在一个实施例中，该LiDAR校准系统300可以包括待校准的LiDAR设备101、相机305、计算设备301、灯309、空间分辨率图313以及多个基准315-321。
该LiDAR设备101为需要进行MEMS镜像移动角度校准的LiDAR设备。相机305可以是一种基于互补金属氧化物半导体(sCMOS)的科学图像传感器。相机305和LiDAR设备101都可以被定位在距离空间分辨率图313的预定距离306的位置，该空间分辨率图313连接在一块平坦的板311或平坦的白色墙壁上。该预定距离306可以通过诸如激光测距仪308的高精度距离测量工具来测量。可以将基准315-321定位在空间分辨率图313的四个角以标记其边界。相机305和LiDAR设备101都经由通用串行总线(USB)电缆或高清晰度多媒体接口(HDMI)电缆或另一种类型的通信电缆连接到计算设备301，使得计算设备301可以接收来自LiDAR设备101和相机305的信息，并向LiDAR设备101和相机305发送信息。灯309被定位在一定距离处，该距离允许灯能够充分照射平坦的白板311和连接于其上的空间分辨率图313。
在一个实施例中，空间分辨率图313提供了一系列的小目标形状，这些形状显示了精确的空间频率样本的阶梯式分类，并具有一系列的线。LiDAR设备101可识别的线越小，其空间分辨率就越好。LiDAR设备101或任何其他图像系统的空间分辨率和角分辨率密切相关，并且可以相互转换。空间分辨率图313的一个示例是1951USAF(美国空军)分辨率测试图。
在一个实施例中，计算设备301可以是具有中央处理单元(CPU)或片上系统的各种计算设备之一。校准控制器组件302和逐步移动角度分辨率组件303可以在计算设备301上运行。
在一个实施例中，相机305可以对灯309照射的空间分辨率图313进行成像314，以获得在拐角处具有四个基准315-321的空间分辨率图313的图像。相机305还可以对由LiDAR设备101发射并且入射在平坦白板311上的的激光点310进行成像312。
校准控制器302可以向相机305发送命令以触发相机305以成像空间分辨率图313和入射在平坦白板311上的激光点，并接收从相机305拍摄的图像。校准控制器302还可以基于指定LiDAR设备101的MEMS镜移动角度的预设值的多个控制表，向LiDAR设备101发送命令以触发LiDAR设备101以光栅扫描图案扫描平白板311。LiDAR设备101中的校准控制应用307可基于该预设值来控制激光脉冲扫描仪105以光栅扫描图案扫描该平白板。
逐步移动角分辨率组件303可以基于空间分辨率表313的相机305拍摄的图像、光栅扫描图案中激光点的图像以及LiDAR设备101与平板311之间的距离，确定X方向和Y方向上的步进角分辨率。
图4示出了根据一个实施例的校准LiDAR设备101的过程400。该过程400可以由处理逻辑来执行，该处理逻辑可以包括软件、硬件、固件或其组合。例如，该过程400可以由校准控制器302和逐步移动分辨率组件303执行。
如图4所示，在步骤401中，处理逻辑在平白板上获取空间分辨率图的图像，该图像由放置在距空间分辨率图一定距离的相机拍摄。基准点位于空间分辨率图的每个角上。当相机拍摄空间分辨率表的图像时，使用一盏灯照亮空间分辨图。响应于来自处理逻辑的请求，在角落处具有基准的空间分辨率图的图像被传输到处理逻辑。可以使用如图5所示的设置来获取空间分辨率图的图像。
在步骤403中，处理逻辑基于该图像确定在空间分辨率图上的兴趣区域(ROI)的尺寸，读取ROI的像素，并确定相机和ROI之间的距离。由于空间分辨率图的尺寸已知，因此可以确定在空间分辨率图的角落处由基准点标识的区域，该区域即为ROI。因此，可以基于空间分辨率图的尺寸和角落处基准点的位置来确定ROI的尺寸。此外，使用激光测距仪确定相机与空间分辨率图表上ROI之间的距离，并且处理逻辑还可以读取图像上ROI的像素。
在步骤405中，处理逻辑根据ROI的尺寸、ROI在X和Y中的像素，以及距离，依照以下公式计算图像的ROI在X和Y中的像素角分辨率：
X上的像素角分辨率:
Y上的像素角分辨率:
在步骤407中，处理逻辑将命令发送到LiDAR设备，以使LiDAR设备根据存储在LiDAR设备中的预设值以平白板上的两个光栅扫描图案发射激光点。从空间分辨率图中可以看到，LiDAR设备与平白板的距离与相机的位置相同。LiDAR设备为需要对MEMS反射镜运动角度进行校准的设备。此操作的其他详细信息如图6所示。
在该步骤中，第一光栅扫描图案由存储在LiDAR设备中校准控制应用程序中的第一组预设值生成，如图7A所示，其中X中m条扫描线的预设值对应于在Xstart1和Xend1之间的范围内以ΔX＝(Xstart1+Xend1)/(m-1)的间隔进行的集合，将其转换为以下预设值：{Xstart1，Xstart1+ΔX，Xstart1+2ΔX，…，Xstart1+(m-1)ΔX}。
第二光栅扫描图案是由存储在LiDAR设备的校准控制应用程序中的第二组预设值生成的，如图7B所示。Y中n条扫描线的预设值对应于在Ystart2和Yend2之间的范围内以ΔY＝(Ystart2+Yend2)/(n-1)的间隔进行的集合，将其转换为以下预设值：{Ystart1，Ystart1+ΔY，Ystart1+2ΔY，…，Ystart1+(n-1)ΔY}。
在步骤408中，处理逻辑接收第一光栅扫描图案的第一图像和第二光栅扫描图案的第二图像。相机采用较长的曝光时间拍摄该两个图像。与在灯照明下拍摄的空间分辨率图的图像相比，这两个图像的照明源为集成在LiDAR设备中的激光阵列(例如，激光脉冲发射单元104)。
在操作407、408中，可以执行第一光栅扫描图案并且拍摄该扫描图案的图像。然后，可以执行第二次光栅扫描并拍摄该扫描图案的图像。可选地，可以执行第二光栅扫描图案并拍摄该扫描图案的图像。
在一个实施例中，第一光栅扫描图案的图像在图8A中示出，其展示了从覆盖该图案的第一捕捉图像中选择的M1×N1个像素的区域。第二光栅扫描图案的图像在图8B中示出，其展示了从覆盖该图案的第二捕捉图像中选择的M2×N2像素的区域。
在步骤409中，处理逻辑计算第一光栅扫描图案图像中X处的激光点的像素指数，第二光栅扫描图案图像中Y处的激光运动的像素指数。图9A和图9B展示用于计算第一光栅扫描图案的图像中的像素指数的其他细节。类似地，计算第二光栅扫描图案的图像中的像素指数。
如图9A和9B所示，选择第1到第N行像素以避免光栅扫描图案的弯曲特征，从而使所选区域包含沿X的区分线。当对上面所选区域的第1到第N行像素沿Y方向的强度求和时，可以获得X方向中的累积强度与像素指数的关系图。图中的每个强度峰值对应于每个感兴趣的扫描线，并报告像素指数(即Index_#)。
在步骤411中，处理逻辑基于激光点图像的像素指数和空间分辨率图的图像的像素角分辨率，计算与LiDAR设备中的预设值相对应的X和Y方向的MEMS镜逐步移动角度。由于上面已经在步骤405中计算了X方向中的相机像素角分辨率(即θX)，因此，每个水平扫描步骤(即θscan step#in X)的MEMS镜的阶梯式/步进式移动角度都与对应的像素指数倍数θX(θscan step#in X＝Index_#*θX)相等。类似地，可以计算出每个垂直扫描步骤的MEMS镜的阶梯式/步进式移动角度。
在步骤413中，处理逻辑基于在步骤411中计算出的MEMS镜移动角度对与LiDAR设备中的预设值相对应的X和Y中的MEMS镜逐步移动角度进行校准。图9C展示如何校准在X中的逐步移动角度，类似地，可以校准MEMS镜在Y中的逐步移动角度。
图9C为修改后的查找表，该查找表将每个预设值903与一个水平移动角度905映射。每个预设值对应于一个特定的电压。因此，在校准之后，LiDAR设备的激光脉冲扫描仪可以根据图9C中所示的修改后的查找表在所需方向上进行扫描。在对LiDAR设备进行校准以控制LiDAR设备的垂直移动角度之后，可以生成单独的修改的查找表(未示出)。
图10展示根据另一个实施例的校准LiDAR设备的过程1000。可以通过处理逻辑来执行该过程1000，该处理逻辑可以包括软件、硬件、固件或其组合。例如，该过程1000可以由校准控制器302和逐步移动分辨率组件303执行。
如步骤1001所示，处理逻辑在平板上接收空间分辨率图的图像，该图像由位于距空间分辨率图预定距离处的相机拍摄。在步骤1003中，处理逻辑基于空间分辨率图的图像和预定距离来确定相机的角分辨率。在步骤1005中，处理逻辑接收入射在平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，激光点从位于距平板预定距离处的LiDAR设备发射，光栅扫描图案基于LiDAR设备中的一预设值组而形成。在步骤1007中，处理逻辑基于激光点的图像和相机的角分辨率来计算与预设值组相对应的LiDAR设备的逐步移动角度集。在步骤1009中，处理逻辑使用计算出的逐步移动角度集和预设值组来校准LiDAR设备。
如上文所示和所述的一些或全部组件可以以软件、硬件或其组合来实现。例如，这样的组件可以被实现为安装并存储在永久性存储设备中的软件，该软件可以由处理器(未示出)加载并在存储器中执行以执行贯穿本申请描述的过程或操作。可选地，这样的组件可以被实现为被编程或嵌入到诸如硬件(例如，集成电路(例如专用IC或ASIC)、数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA))的专用硬件中的可执行代码，可以通过相应的驱动程序和/或操作系统从应用程序进行访问。此外，可以将这样的组件实现为处理器或处理器核心中的特定硬件逻辑，作为可由软件组件经由一个或多个特定指令访问的指令集的一部分。
前文已按照对计算机内存中的数据位的操作的算法和符号表示的方式给出部分详细描述。这些算法描述和表示是数据处理领域的技术人员用来最有效地向本领域的其他技术人员传达其工作实质的方式。这里，算法通常被认为是导致预期结果的自一致的操作序列。这些操作为需要对物理量进行物理操纵的操作。
所有这些和类似的术语都与相应的物理量相联系，并且仅仅是应用于这些物理量的方便标签。除非从上面的讨论明显另外指出，否则应理解为，在整个描述中，利用诸如以下权利要求中所阐述的术语的讨论是指计算机系统或类似电子计算设备的动作和过程。将计算机系统的寄存器和内存中表示为物理(电子)量的数据进行操作和转换，将其他数据类似地表示为计算机系统内存或寄存器或其他此类信息存储、传输或显示设备中的物理量。
本公开的实施例还涉及一种用于执行本文中的操作的设备。这样的计算机程序被存储在非暂时性计算机可读介质中。机器可读介质包括用于以机器(例如计算机)可读的形式存储信息的任何构件。例如，机器可读(例如，计算机可读)介质包括机器(例如计算机)可读存储介质(例如只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘)存储介质、光学存储介质、闪存设备)。
上述图中描述的处理或方法可以通过处理逻辑来执行，处理逻辑包括硬件(例如电路、专用逻辑等)、软件(例如，体现在非暂时计算机可读介质上的)或两者的组合。尽管上述过程或方法是按照一些顺序操作描述的，但值得注意的是，所描述的一些操作可以不同的顺序执行。而且，有些操作可能是并行执行的，而不是顺序执行的。
本公开的实施例未参照任何特定的编程语言进行描述。应当理解，可以使用多种编程语言来实现如本文所述的本公开的实施例的教导。
在前述说明书中，已经参考本公开的特定示例性实施例描述了本公开的实施例。显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本公开的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图应被认为是说明性而不是限制性的。

Claims (18)

1.一种光探测和测距设备的校准方法，包括：
在计算设备上接收平板上的空间分辨率图的图像，所述图像由位于距所述空间分辨率图的预定距离处的相机拍摄；
所述计算设备根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述相机的角分辨率；
所述计算设备接收入射在所述平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，所述激光点从位于距所述平板预定距离处的所述光探测和测距设备发射，所述光栅扫描图案基于所述光探测和测距设备中的一预设值组而形成；
所述计算设备根据所述激光点的所述图像和所述相机的所述角分辨率计算出与所述预设值组相对应的所述光探测和测距设备的逐步移动角度集；以及
所述计算设备使用计算出的所述逐步移动角度集和所述预设值组来校准所述光探测和测距设备；
其中，所述计算设备计算出与所述预设值组对应的光探测和测距设备的逐步移动角度集进一步包括：
所述计算设备从所述光栅扫描图案中的所述激光点的图像中选择多个像素行或像素列；
获取水平或垂直累积强度的图以获得多个强度峰，每个强度峰代表一个像素指数；以及
将每个像素指数与相机的对应角分辨率相乘，从而获得所述光探测和测距设备的逐步移动角度集。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述相机的所述角分辨率为所述相机的垂直像素角分辨率或所述相机的水平像素角分辨率，所述光栅扫描图案为垂直光栅扫描或水平光栅扫描而获得，且所述光探测和测距设备的所述逐步移动角度集为一组垂直或水平的逐步移动角度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述光探测和测距设备的所述逐步移动角度集为一个或多个微机电系统镜的多个逐步移动角度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述空间分辨率图的所述图像通过用灯照射所述空间分辨率图而获取。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述空间分辨率图的四个角中每一个角处分别定位一个基准，由此四个基准确定所述空间分辨率图上的兴趣区域。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述计算设备根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述相机的角分辨率进一步包括：
所述计算设备确定所述兴趣区域的对应尺寸，并确定所述对应尺寸的所述兴趣区域的像素；以及
由计算设备将所述对应尺寸除以所述像素与所述预定距离的乘积，以获得所述相机的角分辨率。
7.一种光检测和测距设备的校准系统，包括：
处理器；和
耦合到所述处理器以存储指令的存储器，当所述指令由所述处理器执行时，所述指令使所述处理器执行校准光探测和测距设备的操作，所述操作包括：
接收平板上的空间分辨率图的图像，所述图像由位于距所述空间分辨率图的预定距离处的相机拍摄；
根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述相机的角分辨率；
接收入射在所述平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，所述激光点从位于距所述平板预定距离处的所述光探测和测距设备发射，所述光栅扫描图案基于所述光探测和测距设备中的一预设值组而形成；
根据所述激光点的所述图像和所述相机的所述角分辨率计算出与所述预设值组相对应的所述光探测和测距设备的逐步移动角度集；以及
使用计算出的所述逐步移动角度集和所述预设值组来校准所述光探测和测距设备；
其中，所述计算出与所述预设值组对应的所述光探测和测距设备的逐步移动角度集进一步包括：
从所述光栅扫描图案中的所述激光点的图像中选择多个像素行或像素列；
获取水平或垂直累积强度的图以获得多个强度峰，每个强度峰代表一个像素指数；以及
将每个像素指数与相机的对应角分辨率相乘，从而获得所述光探测和测距设备的逐步移动角度集。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于：所述相机的所述角分辨率为所述相机的垂直像素角分辨率或所述相机的水平像素角分辨率，所述光栅扫描图案为垂直光栅扫描或水平光栅扫描，且所述光探测和测距装置的所述逐步移动角度集为一组垂直或水平的逐步移动角度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述光探测和测距设备的所述逐步移动角度集为一个或多个微机电系统镜的多个逐步移动角度。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：所述空间分辨率图的所述图像通过用灯照射所述空间分辨率图而获取。
11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：在所述空间分辨率图的四个角中每一个角处分别定位一个基准，由此四个基准确定所述空间分辨率图上的兴趣区域。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：计算设备根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述相机的角分辨率进一步包括：
所述计算设备确定所述兴趣区域的对应尺寸，并确定所述对应尺寸的所述兴趣区域的像素；以及
由计算设备将所述对应尺寸除以所述像素与所述预定距离的乘积，以获得所述相机的角分辨率。
13.一种其内存储有指令的非暂时性机器可读介质，所述指令在由一处理器执行时使所述处理器执行校准光探测和测距设备的操作，所述操作包括：
接收平板上的空间分辨率图的图像，所述图像由位于距所述空间分辨率图的预定距离处的相机拍摄；
根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述相机的角分辨率；
接收入射在所述平板上的光栅扫描图案中的激光点的图像，所述激光点从位于距所述平板预定距离处的所述光探测和测距设备发射，所述光栅扫描图案基于所述光探测和测距设备中的一预设值组而形成；
根据所述激光点的所述图像和所述相机的所述角分辨率计算出与所述预设值组相对应的所述光探测和测距设备的逐步移动角度集；以及
使用计算出的所述逐步移动角度集和所述预设值组来校准所述光探测和测距设备；
其中，所述计算出与所述预设值组对应的所述光探测和测距设备的逐步移动角度集进一步包括：
从所述光栅扫描图案中的所述激光点的图像中选择多个像素行或像素列；
获取水平或垂直累积强度的图以获得多个强度峰，每个强度峰代表一个像素指数；以及
将每个像素指数与相机的对应角分辨率相乘，从而获得所述光探测和测距设备的逐步移动角度集。
14.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其特征在于：所述相机的所述角分辨率为所述相机的垂直像素角分辨率或所述相机的水平像素角分辨率，所述光栅扫描图案为垂直光栅扫描或水平光栅扫描，且所述光探测和测距设备的所述逐步移动角度集为一组垂直或水平的逐步移动角度。
15.根据权利要求14所述的非暂时性机器可读介质，其特征在于：所述光探测和测距设备的所述逐步移动角度集为一个或多个微机电系统(MEMS)镜的多个逐步移动角度。
16.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其特征在于：所述空间分辨率图的所述图像通过用灯照射所述空间分辨率图而获取。
17.根据权利要求13所述的非暂时性机器可读介质，其特征在于：在所述空间分辨率图的四个角中每一个角处分别定位一个基准，由此四个基准确定所述空间分辨率图上的兴趣区域。
18.根据权利要求17所述的非暂时性机器可读介质，其特征在于：计算设备根据所述空间分辨率图的图像和所述预定距离确定所述相机的角分辨率进一步包括：
所述计算设备确定所述兴趣区域的对应尺寸，并确定所述对应尺寸的所述兴趣区域的像素；以及
由计算设备将所述对应尺寸除以所述像素与所述预定距离的乘积，以获得所述相机的角分辨率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114200463B (zh) * 2021-12-09 2023-05-23 青岛图海纬度科技有限公司 一种水下激光扫描设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001051054A (ja) * 1999-08-09 2001-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シーカ角度分解能補正装置
CN103348666A (zh) * 2010-10-01 2013-10-09 康泰克斯有限公司 光扫描仪内的图像传感器调准的二维校准
CN109212510A (zh) * 2017-07-04 2019-01-15 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于测量多线激光雷达的角分辨率的方法和装置
CN110268283A (zh) * 2016-11-16 2019-09-20 创新科技有限公司 激光雷达系统和方法
CN110488231A (zh) * 2018-05-15 2019-11-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 车辆雷达系统及其校准方法
CN111289960A (zh) * 2020-05-08 2020-06-16 之江实验室 一种提高mimo雷达角度分辨率的方法及目标定位方法
CN111781579A (zh) * 2020-06-30 2020-10-16 昂纳信息技术（深圳）有限公司 一种激光雷达扫描装置的控制方法
CN111880164A (zh) * 2020-07-22 2020-11-03 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 一种激光雷达校准装置和方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001051054A (ja) * 1999-08-09 2001-02-23 Mitsubishi Heavy Ind Ltd シーカ角度分解能補正装置
CN103348666A (zh) * 2010-10-01 2013-10-09 康泰克斯有限公司 光扫描仪内的图像传感器调准的二维校准
CN110268283A (zh) * 2016-11-16 2019-09-20 创新科技有限公司 激光雷达系统和方法
CN109212510A (zh) * 2017-07-04 2019-01-15 百度在线网络技术（北京）有限公司 用于测量多线激光雷达的角分辨率的方法和装置
CN110488231A (zh) * 2018-05-15 2019-11-22 通用汽车环球科技运作有限责任公司 车辆雷达系统及其校准方法
CN111289960A (zh) * 2020-05-08 2020-06-16 之江实验室 一种提高mimo雷达角度分辨率的方法及目标定位方法
CN111781579A (zh) * 2020-06-30 2020-10-16 昂纳信息技术（深圳）有限公司 一种激光雷达扫描装置的控制方法
CN111880164A (zh) * 2020-07-22 2020-11-03 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 一种激光雷达校准装置和方法

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