CN113219441B - 标定角度的精度验证方法及装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例涉及激光雷达技术领域，提供了一种激光雷达的标定角度的精度验证方法、装置、设备及存储介质。该激光雷达的标定角度的精度验证方法，包括：驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像；根据所述第一图像，确定所述第n束激光是否投射到截止位置；确定所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。

Description

标定角度的精度验证方法及装置、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的标定角度的精度验证方法及装置、设备及存储介质。
背景技术
激光雷达通过向目标对象发射激光光束并接收从目标对象反射的光束来测量目标对象的距离和方位等信息。为了测量目标对象的信息，激光雷达将在其视场范围内发射多束激光。每一束激光都有唯一的标定角度并基于所发射激光的标定角度，确定出目标对象相对于激光雷达的距离和/或方位等相对位置信息。
由于标定角度的标定方法和标定系统的误差，标定角度通常与激光雷达激光的实际角度存在一定的误差，因此需要通过一定的方法找到这种误差，从而得到激光雷达的标定角度的精度。
在相关技术中，在验证激光雷达的标定角度的精度时，会固定激光雷达与标志物之间的相对位置并确定出激光雷达和标志物之间的距离，利用三角函数等方式求取出激光雷达和标志物之间的夹角，或者基于标定距离进行验证。这种验证方法，通常对测试场景和测试设备的精度要求较高，且具有验证效率低的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种激光雷达的标定角度的精度验证方法、装置、设备及存储介质。
本公开实施例第一方面提供一种激光雷达的标定角度的精度验证方法，包括：
驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；
获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像，其中，所述图像至少包括：所述第n束激光所形成光斑的光斑成像；
根据所述第一图像，确定所述第n束激光是否投射到截止位置；
确定所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；
根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
基于上述方案，所述根据所述图像确定所述第n束激光是否投射到所述定标面的截止位置，包括：
获取所述图像采集设备的相机参数；
根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置；
确定所述质心位置是否与截止位置重合；
若所述质心位置与截止位置重合，确定所述第n束激光投射到所述截止位置上。
基于上述方案，所述根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置，包括：
根据所述相机参数，校正所述第一图像得到第二图像；
确定所述第n束激光所形成光斑的质心成像后在第二图像内的第一像素坐标。
基于上述方案，所述截止位置对应于在一条直线上的多个第二像素坐标；
所述确定所述质心位置是否与截止位置重合，包括：
确定所述第一像素坐标是否为多个所述第二像素坐标的一个。
若所述第一像素坐标为多个所述第二像素坐标中的一个，确定所述质心位置与所述截止位置重合。
基于上述方案，所述方法还包括：
在校验环境中预先标定所述图像采集设备的所述相机参数。
基于上述方案，所述根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度，包括：
确定第一角度差，其中，所述第一角度差为：所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的所述旋转角度，与第y束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度之间的差值；所述y为正整数，且所述n不等于所述y；
确定第二角度差，其中，所述第二角度差为：所述第n束激光的标定角度，与第y束所述激光的标定角度之间的差值；所述y为正整数，
根据所述第一角度差和所述第二角度差之间的差值，确定所述第n束激光的归一化角度差；
基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
基于上述方案，所述基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度，包括：
根据多束激光的所述归一化角度差，确定绝对值最大的所述归一化角度差；
和/或，
确定多个所述激光的所述归一化角度差的方差值。
基于上述方案，所述标定角度包括：所述激光雷达的方向角和/或俯仰角；
在所述标定角度为所述所述方位角时，所述激光雷达以第一姿态置于所述旋转平台上；在所述标定角度为所述俯仰角时，所述激光雷达以第二姿态与所述旋转平台贴合；其中，所述激光雷达从所述第一姿态切换到第二姿态，以所述激光雷达的中心为旋转中心转动90度。
本公开实施例第二方面提供一种激光雷达的标定角度的精度验证装置，包括：
驱动触发模块，用于驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；
获取模块，用于获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像，其中，所述图像至少包括：所述第n束激光所形成光斑的光斑成像；
第一确定模块，用于根据所述第一图像，确定所述第n束激光是否投射到截止位置；
第二确定模块，用于确定所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；
第三确定模块，用于根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
本公开实施例第三方面提供一种激光雷达的标定角度的精度验证设备，包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，与所述存储器连接，用于通过执行所述计算机可执行指令，实现第一方面任意方案提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法。
本公开实施例第四方面提供的一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现如第一方面任意方案提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：
将激光雷达放置在旋转平台，利用旋转平台旋转过程中记录的旋转角度作为激光雷达发射的第n束激光扫描到截止位置时的实际角度。再结合该实际角度和激光雷达对第n束激光的标定角度，就可以确定出激光雷达的标定角度的精确度，降低了对验证场景下的验证设备的要求，且不涉及三角函数等这种相对复杂的大量计算，也不涉及校验过程中标定距离的设置，具有计算简单及效率高的优点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的激光雷达的标定角度验证方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的激光雷达的标定角度验证时的效果示意图；
图3是本发明实施例提供的激光雷达的标定角度验证方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的激光雷达的标定角度验证方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的激光雷达的标定角度验证方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的激光雷达的标定角度验证装置的结构示意图。
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，以便透彻理解本发明实施例。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发明。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发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，本公开实施例提供一种激光雷达的标定角度的精度验证方法，包括：
S110：驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；
S120：获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像；
S130：根据所述第一图像，确定所述第n束激光是否投射到截止位置；
S140：确定所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；
S150：根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
本公开实施例提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法，可以应用于对激光雷达的标定角度进行验证的任意精度验证设备中。该设备可为能够连接到旋转平台并读取旋转平台的旋转角度的个人电脑(Personal Computer，PC)、手机、实验室电脑等各种终端设备。
本公开实施例提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法可以应用于预设验证环境下。
在本公开实施例中，所述预设验证环境可包括：暗室环境。在暗室环境下尽可能的避免了所述激光雷达所发射激光之外的环境光，对所述图像采集设备的图像采集的干扰，从而可以确保验证自身的精确性。
图2所示为本公开实施例提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法时的一个示意图。激光雷达放置在旋转平台上，并随着旋转平台旋转。若此时激光雷达有发射激光，则激光所形成的光斑会在验证空间内扫描。
示例性地，所述旋转平台可为光栅式旋转平台。所述光栅式旋转平台内部具有精确记录旋转平台的旋转角度的光栅尺，该光栅尺可以精确测量旋转平台的旋转角度。当然本公开实施例提供的旋转平台不限于上述光栅式旋转平台。
在本公开实施例中，采用光栅式旋转平台确保记录的所述旋转角度的精确性。
与此同时，激光雷达和旋转平台的后侧设置有图像采集设备，示例性地可如图2所示的相机。图像采集设备静止固定预设位置，且图像采集设备的采集视场对准激光雷达发射激光的方向，从而可以实现对激光雷达所发射激光束在接收面上所形成光斑图像的采集。
在本公开实施例中，该相机优选为工业相机，工业相机可以以较高的帧率进行图像采集，从而及时捕捉到第n束激光投射到截止位置时的瞬间，从而确保激光雷达的标定角度的精确性验证。此处的n为正整数，示例性地，n可为小于或等于N的正整数；其中，N可为激光雷达可发射的激光束的总个数。
激光雷达在旋转平台上转动时，在图像采集设备的视场范围内发射激光光束，如此，图像采集设备能够完成的采集激光雷达在发射第n束激光时所形成光班的成像。
示例性地，在验证环境内设置有接收第n束激光的幕布或者墙壁，如此，第n束激光从激光雷达处发射之后，会在幕布或者墙壁上形成激光光斑。
在一些实施例中，精度验证设备可以与图像采集设备连接，在S120中精度验证设备可以从图像采集设备中读取图像采集设备采集的第一图像。
在另一些实施例中，精度验证设备也可以是图像采集设备本身，即图像采集设备除了进行第一图像采集以外，还具有数据处理能力和/或控制旋转平台的能力，因此图像采集设备在采集到第一图像之后，可以结合第一图像和结合自身对旋转平台旋转控制确定的旋转平台的旋转角度，或者结合从旋转平台接收的旋转角度，对激光雷达的标定角度进行精度验证。
所述激光雷达为通过激光的发射和接收，至少进行测距和方位角确定的设备。激光雷达测距和测量方位角发射的测量信号为激光。激光具有发散角小的特点，用于测距和方位角的确定，具有测量精度高的特点。
示例性地，所述激光雷达可为微电子机械系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)激光雷达。所述MEMS中的微振镜的运动是非线性的，如此在验证激光雷达每发出的一束激光的标定角度之后，才能确保激光雷达的整体的标定角度的精度。
激光雷达可预先配置有配置文件，配置文件记录有激光雷达发射激光的编号和与该编号对应的标定角度。
示例性地，所述激光雷达的标定角度通过标定系统标定之后，会以各种形式存储起来。示例性地，激光雷达每一束激光的标定角度可以以配置文件的形式存储在激光雷达内部的存储器内。如此，进行所述激光雷达的标定角度的精度验证的设备，可以从激光雷达处读取到激光雷达的各束激光的标定角度。
所述标定角度包括：表征激光雷达水平转动程度的方位角和/或垂直转动程度的俯仰角。
该标定角度可为通过查询激光雷达的配置文件确定的。
方位角的角度值可以理解为：激光雷达的激光发射方向在水平平面内对应的角度值；所述俯仰角的角度值可以理解为：激光雷达测的激光发射方向竖直平面内对应的角度值。旋转平台能够旋转，待验证标定角度的精度的激光雷达放置在所述旋转平台上，如此，所述激光雷达能够跟随所述旋转平台旋转，且因此旋转平台的旋转角度可认为是激光雷达发射第n束激光时的实际角度。
示例性地，放置在所述旋转平台上的激光雷达的中轴线可穿过所述旋转平台的旋转中心。
所述截止位置可为：预先设置位于世界坐标系中的一个位置或多个位置，该截止位置在图像采集设备采集的图像上的一个或多个像素坐标。
示例性地，所述截止位置可为位于截止线上的任意一个位置，则该截止线对应的像素坐标可以分为任意多个。优选地，该截止线在图像上的成像可为直线。
截止位置为：第n束激光停止扫描的位置。
在一些实施例中，所述第n束激光从起始位置扫描，其中，所述起始位置与所述截止位置间隔设置。
在本公开实施例中，为了确保标定角度的精度验证可执行性和精确度，在本公开实施例中，所述起始位置和截止位置之间的相隔距离对应的角度值，等于或大于旋转平台的可旋转角度的数量级。
在本公开实施例中，旋转平台选择的同时，会实时地或者周期性记录所述旋转平台的旋转角度。
示例性地，驱动所述旋转平台步进旋转。此处的步进旋转是以预设角度进行旋转，记录每一次步进旋转之后旋转平台的旋转角度。此处，初始位置和截止位置之间间隔距离对应的角度值可为：M倍步进电机一次驱动旋转平台旋转的角度值。M为任意正整数。
在另一个实施例中，所述旋转平台可以不以步进方式进行旋转，而是根据实时的驱动信号连续旋转，在这种方式下可以以预设时间间隔记录一次所述旋转平台的旋转角度，从而得到多个所述旋转角度。
在一个实施例中，所述方法还包括：
根据所述激光雷达的标定角度的精度要求，确定所述旋转平台的旋转角度的精度值。示例性地，所述旋转角度的精度比所述标定角度要求的精度低1个至2个量级。示例性地，所述标定角度的精度要求为0.1°，则所述旋转角度的精度为：0.01°或者0.001°。旋转角度的精度要求比标定角度的精度要求低至少一个量级，首先，可以确保可以基于旋转角度对激光雷达的标定角度的验证精确度；其次，若旋转角度比标定角度的精度低1到2个量级，对旋转平台的机械要求低，可以降低设备的复杂度和验证成本。
如图3所示，所述S140可包括：
S141：获取所述图像采集设备的相机参数；
S142：根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置；
S143：确定所述质心位置是否与截止位置重合；
S144：若所述质心位置与截止位置重合，确定所述第n束激光投射到所述截止位置上。
在本公开实施例中，所述相机参数可至少包括：相机的畸变参数。示例性地，所述图像采集设备采用的广角镜头，而广角镜头通常呈鱼眼状，俗称鱼眼镜头。鱼眼镜头一般成像时都可能涉及畸变。在本公开实施例中，可以使用相机参数的畸变参数，对图像采集设备采集的第一图像进行校正。
此处的第一图像可为图像采集设备采集的原始图像。第二图像为对第一图像进行畸变校正后得到的校正后的图像。即可认为：第二图像至少部分消除了图像采集设备因为自身硬件造成的图像畸变的图像。在得到第二图像之后，可根据第二图像，确定第n束激光所形成光斑的质心位置更加精确，从而再次确保了激光雷达的标定角度的验证精确性。
在一个实施例中，所述质心位置可为第n束激光所形成光斑的中心点的位置。
若第n束激光的质心位置与截止位置重合，而不是光斑与截止位置重合，能够减少光斑非质心位置与截止位置重合导致的验证精确性低的问题，故本公开实施例中再次提升了验证精确性。
在一些实施例中，所述S142可包括：
根据所述相机参数，校正所述第一图像得到第二图像；
确定所述第n束激光所形成光斑的质心成像后在第二图像内的第一像素坐标。
在本公开实施例中，根据相机参数校正图像得到第二图像，至少可包括：根据相机的畸变参数校正图像。
此处的畸变参数可以是从图像采集设备的相机配置文件中读取的，或者，通过查询图像采集设备的相机型号等从网络上下载的。当然此处仅是获取相机参数的一种举例，具体实现时不局限于此。
在本公开实施例中，由第二图像的图像坐标系内的第二像素坐标来指示第n束激光所形成光斑的质心位置。
如此，在确定第n束激光所形成的光斑的质心位置是否与截止位置重合时，仅需要通过像素坐标的确定即可完成确定，不需要将质心位置在世界坐标中的位置换算出来，从而减少了计算量。
当然在另一些实施例中，第n束激光所形成光斑的质心位置的第一像素坐标，根据图像采集设备的相机参数中的相机内参，可以实现由图像坐标系内的第一像素坐标转换为世界坐标系内的世界坐标，若电子设备预先获取的是截止位置的世界坐标，则需要将第一像素坐标转换为世界坐标再和截止位置的世界坐标比对，确定第n束激光所形成光斑的质心位置是否与截止位置重叠。
在一个实施例中，所述第一像素坐标和第二像素坐标都可以为像素级别的坐标。
在另一个实施例中为了进一步提升标定角度的验证精度，所述第一像素坐标和所述第二像素坐标都可以是亚像素级别的像素坐标。例如，在RGB图像中，一个像素包括3个亚像素，在本公开实施例中，所述第一像素坐标和所述第二像素坐标都可以确定出位于第二图像中哪个像素的基础上，进一步确定出第n束激光所形成光斑的质心位置在该像素上的亚像素坐标；从而进一步提升标定角度的验证精确性。
在一些实施例中所述方法还包括：
在校验环境中预先标定所述图像采集设备的所述相机参数。
相机参数可以直接通过读取相机配置文件的方式获取，也可以从网络中下载，在本公开实施例中，为了减少因为直接读取或者下载的相机参数自身不精确导致的第一图像校正不精确现象，还会在校验环境中预先校正图像采集设备的相机参数。示例性地，在激光雷达发射激光之前，先在进行激光雷达的标定角度校验的校验环境中进行图像采集设备的相机参数的标定。
示例性地，在所述校验环境下，采用张正友相机标定法标定所述相机参数。为了减少相机参数的标定时长，加速激光雷达的标定角度的精度验证速率，可以仅进行相机参数的畸变参数的标定。
为了简化计算，在本公开实施例中，如图4所示，所述S150可包括：
S151：确定第一角度差，其中，所述第一角度差为：所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的所述旋转角度，与第y束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度之间的差值；所述y为正整数，且所述n不等于所述y；
S152：确定第二角度差，其中，所述第二角度差为：所述第n束激光的标定角度，与第y束所述激光的标定角度之间的差值；所述y为正整数；
S153：根据所述第一角度差和所述第二角度差之间的差值，确定所述第n束激光的归一化角度差；
S154：基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
在本公开实施例中，均以第y束激光的标定角度和第y束激光投射到截止位置时所述旋转平台的旋转角度为基准；将其他束激光的标定角度和对应的旋转角度，分别与第y束激光的标定角度和对应的旋转角度进行差值运算，将对应束激光的第二角度差和第一角度差。
第y束激光可为：激光雷达发射的任意一束激光，为了简便计算且确保标定角度的验证精确性，在本公开实施例中，第y束激光可为第1束激光。当然在另一些实施例中，第y束激光还可以为激光雷达发射的最后1束激光。
采用这种方式，可以减少实际验证时，由于标定角度在确定时使用的坐标系和旋转平台在旋转时使用的坐标系的差异不同引入的坐标转换问题，简化了计算。
Δrotn＝rotn-roty   公式(1)
其中，Δrotx为所述第x束激光的第一角度差；所述rotn为第x束激光投射到截止位置时旋转平台的旋转角度；roty为第y束激光投射到截止位置时旋转平台的旋转角度。
示例性地，
Figure BDA0003044560450000131
其中，Δdeman为所述第n束激光的第二角度差；所述
Figure BDA0003044560450000132
为第n束激光的标定角度；
Figure BDA0003044560450000133
为第y束激光的标定角度。
在本公开实施例中，可以参照公式(1)计算所述第一角度差，但是不限于采用公式(1)计算所述第一角度差。
在本公开实施例中，可以参照公式(2)计算所述第一角度差，但是不限于采用公式(2)计算所述第二角度差。
若激光雷达的标定角度精确度高，则Δrotx与Δdemax之间的差异越小，反之则激光雷达的标定角度的精确度低。
在本公开实施例中个，所述Δrotx与Δdemax之间的归一化角度差可为：Δrotx减去Δdemax，也可以是Δdemax减去Δrotx，则求取出的归一化角度差可能为正值也可以能为负值，该归一化角度差的绝对值能够反映出该束激光的标定角度的精确度；该归一化角度差的绝对值越小，则说明该束激光的标定角度越精确。
在一些实施例中，激光雷达能够发射多束激光，每一束激光会对应一个角度差；而该激光雷达的标定角度的精确度，可能取决标定角度的精确度最低的激光。
在本公开实施例中，通过将第n束激光的标定角度与第y束激光的标定角度的第二角度差的求取及第n束激光对应的旋转角度和第y束激光对应的旋转角度的角度差的求取，实现了标定角度和旋转角度的归一化处理。在进行归一化处理过程中和/或在基于第二角度差和第一角度差确定各束激光的标定角度的精确度的过程中，都可以采用数组运算。数组运算具有计算便捷及计算速率高的特点。
故在本公开实施例中，在确定出单束激光的第二角度差与第一角度差之间的差值之后(即求取出所述归一化角度差之后)，会进一步进行统计处理，从而求取出绝对值最大的归一化角度差。
同时考虑到激光雷达精确度的一致性，减少不同束激光的距离和方位测量的差异，在本公开实施例中，还会求取不同束激光的归一化角度差的方差，以验证激光雷达的标定角度的精确度的稳定性。
在另一些实施例中，为了反映激光雷达的标定角度的整体的精确度，还可以通过求取不同束激光的归一化角度差的绝对值的均值来体现，不局限于上述差值的最大绝对值。
在一些实施例中，若只关注激光雷达的标定角度的最低精度或者平均精度时，则可以不用求取前述方差。
所述标定角度可包括：所述激光雷达的方向角和/或俯仰角。方向角和俯仰角，为激光雷达在两个相互垂直方向上的不同角度。
在一些情况下，为了确保投入使用的激光雷达的标定角度的足够精确，则方向角和俯仰角的角度都需要验证。
在一些实施例中，在所述标定角度为所述方位角时，所述激光雷达以第一姿态置于所述旋转平台上；在所述标定角度为所述俯仰角时，所述激光雷达以第二姿态与所述旋转平台贴合；其中，所述激光雷达从所述第一姿态切换到第二姿态，以所述激光雷达的中心为旋转中心转动90度。
采用本实施例提供的激光雷达的标定角度的验证方法，可以通过旋转激光雷达，就可以借用包含旋转平台等一套测量系统实现激光雷达的方向和俯仰角的测量。
示例性地，激光雷达在工作时同时会从相互垂直的两个方向来扫描所述标志物，旋转平台的旋转实际上模拟激光雷达在工作时一个方向上的旋转运动，利用旋转平台的旋转角度来验证激光雷达在自行工作自身运动的标定角度的精确度。
通过旋转激光雷达，即改变激光雷达的姿态就可以仅利用在一个平面内旋转的旋转平台就完成激光雷达的俯仰角和方位角的标定角度的精度验证。
在另一个实施例中，还可以通过两个旋转平面相互垂直的旋转平台来分别验证激光雷达的方位角和俯仰角的标定角度的精度。
本公开实施例提供一种激光雷达的标定角度验证方法，可包括：待验证的激光雷达安装于旋转平台上，在所述旋转机构带动所述待验证的激光雷达沿预设方向旋转时，图像采集模组进行第一图像采集，并实时获取所述旋转平台的旋转角度，再根据所述旋转角度及激光雷达所发射激光的标定角度，确定所述待验证的激光雷达的角度精度。
在本公开实施例中，该旋转平台可为光栅式旋转平台。
本公开实施例结合数据处理算法可有效减小测试系统误差，提高测试精度。
本公开实施例提供一种可实现高精度验证激光雷达角度精度的方法。本公开实施例中对待验证标定角度的激光雷达，将安装在高精度光栅式的旋转平台上，在旋转平台的带动下实现雷达待验证的激光光束，按照预设方向旋转，高速工业相机拍照确定待验证激光光束所形成光斑的质心位置，当待验证点质心位置达到预设位置时，记录此时旋转平台的旋转角度，利用待验证的激光光束扫描到截止位置时旋转平台的旋转角度，确定出待验证的激光光束的实际角度值，比较实际角度值和标定角度值即可得出衡量激光光束的标定角度的精度的角度差。
本公开实施例主要针对相关测量方案的精度不高问题，示例性地，相关技术中根据激光雷达采集的距离信息筛选待测点位置信息，该测量方法对雷达的距离定位精度要求和采集环境要求都较高，容易引入误差。本公开实施例采用相机对待测点进行位置定位，极大的提高了定位精度，采集过程可在全封闭暗室进行，外界环境影响较小，从而具有数据采集装置简易、采集环境易搭建，测量精度高等优点。
本公开实施例提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法具体可包括：
A：将激光雷达水平固定在高精度光栅旋转台上，放置于平整稳定的光学平台上。确保在测试过程中，雷达不会被外力干扰。
B：使用标定板对采集数据用工业相机进行标定，得到相机参数。该相机参数可以用于工业相机采集的图像的校正，再基于校正后的图像确定光斑的质心是否达到截止位置时，能够再次提升标定角度的验证精度。
C：激光雷达发射待测点的激光光束，该激光光束照射到接收面上会形成光斑，使用工业相机对光斑拍照，并基于采集的图像进行光斑的质心坐标的确定。
D：确定光斑是否扫描到截止位，示例性地，判断光斑的质心位置有无到达预设截止位，如果到达，将光斑到达预设截止位时转台旋转角与对应激光光束的编号对应，雷达发射该光斑的相邻光斑，转台继续旋转、拍照、判断。如果光斑还未到达截止位，则让转台带着雷达继续步进旋转、判断光斑质心，重复上述操作直到光斑位置到达截止线，将光斑到达预设截止线时的转台旋转角与对应点编号一一对应。
E：保存待测点和该点所对应的旋转平台的旋转角度。
在验证激光雷达的标定角度时涉及的计算过程可包括：
a)：提取待验证的第n束激光的旋转角度Rn。
b)：将所有待测点旋转角与第1束激光光束的旋转角度做差，ΔRn＝Rn–R1；其中，ΔRn即为前述第一角度差；Rn为第n束激光扫描到截止位置时旋转平台的旋转角度；R1为第1束激光扫描到截止位置时旋转平台的旋转角度。
c)：将所有待验证激光光束的标定角度与第1束激光的标定角度做差值，，ΔAn＝An–A1。ΔAn即为前述第二角度差；An为第n束激光的标定角度；A1为第1束激光的标定角度
e)：计算角度精度，dev n＝ΔAn–Rn；其中，dev n为第二角度差和第一角度差之间的差值。
总之，本公开实施例中，利用相机拍照定位光斑旋转角度，相机拍照定位像素可达亚像素级别，定位精度大大提升。示例性地，本公开实施例使用光栅式步进电机数据回读精度、转台定位精度均比待验证激光雷达的角度精度低1-2个数量级。本公开实施例提供的方法，相机的图像采集过程在全暗室内操作，具有数据采集一致性好的优点。
参考图5所示，本公开实施例提供的激光雷达的标定角度的精度时，可包括：
通过步进电机等电机驱动旋转平台旋转，待验证的激光雷达位于旋转平台上；
激光雷达发射指定束激光；
判断指定束激光的光斑是否达到截止线；
若是，激光雷达发射下一束激光；
若否，返回驱动旋转平台旋转的步骤。
反复执行如图5所示的步骤，以至于待验证的激光雷达的每一束激光都从起始位置扫描到截止位置。工业相机在激光雷达发射激光时，采集激光束的发射效果的图像，通过图像的分析处理和旋转平台的旋转角度的记录，再结合激光雷达自身对其所发射激光的标定角度的比对，可以简便的验证出激光雷达的标定角度的精确性。
如图6所示，本公开实施例提供一种激光雷达的标定角度的精度验证装置，包括：
驱动触发模块610，用于驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；
获取模块620，用于获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像，其中，所述图像至少包括：所述第n束激光所形成光斑的光斑成像；
第一确定模块630，用于根据所述第一图像，确定所述第n束激光是否投射到截止位置；
第二确定模块640，用于确定所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；
第三确定模块650，用于根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
在一个实施例中，所述驱动触发模块610、所述获取模块620、所述第一确定模块630所述第二确定模块640及第三确定模块650可为程序模块；所述程序模块被处理器执行之后，能够实现上述功能。
在另一些实施例中，所述驱动触发模块610、所述获取模块620、所述第一确定模块630所述第二确定模块640及第三确定模块650可为软硬结合模块；所述软硬结合模块可为各种可编程阵列；所述可编程阵列包括但不限于：现场可编程阵列和/或复杂可编程阵列。
在还有些实施例中，，所述驱动触发模块610、所述获取模块620、所述第一确定模块630所述第二确定模块640及第三确定模块650可为纯硬件模块；所述纯硬件模块包括但不限于：专用集成电路。
可以理解地，所述第一确定模块630，具体用于获取所述图像采集设备的相机参数；根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置；确定所述质心位置是否与截止位置重合；若所述质心位置与截止位置重合，确定所述第n束激光投射到所述截止位置上。
可以理解地，所述第一确定模块630，具体用于根据所述相机参数，校正所述第一图像得到第二图像；确定所述第n束激光所形成光斑的质心成像后在第二图像内的第一像素坐标。
可以理解地，所述截止位置对应于在一条直线上的多个第二像素坐标；
所述第一确定模块630，具体用于确定所述第一像素坐标是否为多个所述第二像素坐标的一个；若所述第一像素坐标为多个所述第二像素坐标中的一个，确定所述质心位置与所述截止位置重合。
可以理解地，所述装置还包括：
标定模块，用于在校验环境中预先标定所述图像采集设备的所述相机参数。
在一些实施例中，所述第三确定模块650，具体用于确定第一角度差，其中，所述第一角度差为：所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的所述旋转角度，与第y束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度之间的差值；所述y为正整数，且所述n不等于所述y；确定第二角度差，其中，所述第二角度差为：所述第n束激光的标定角度，与第y束所述激光的标定角度之间的差值；所述y为正整数；根据所述第一角度差和所述第二角度差之间的差值，确定所述第n束激光的归一化角度差；基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
可以理解地，所述第三确定模块650，具体用于根据多束激光的所述归一化角度差，确定绝对值最大的所述归一化角度差；和/或，确定多个所述激光的所述归一化角度差的方差值。
可以理解地，所述标定角度包括：所述激光雷达的方向角和/或俯仰角；
在所述标定角度为所述方位角时，所述激光雷达以第一姿态置于所述旋转平台上；在所述标定角度为所述俯仰角时，所述激光雷达以第二姿态与所述旋转平台贴合；其中，所述激光雷达从所述第一姿态切换到第二姿态，以所述激光雷达的中心为旋转中心转动90度。
本公开实施例提供一种激光雷达的标定角度的精度验证设备包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，与所述存储器连接，用于通过执行所述计算机可执行指令，实现前述任意技术方案提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法，示例性地，该处理器通过执行所述可执行指令，可以实现图1、图3至图5所示的任意方法。
该存储器可为各种类型的存储设备，例如，该存储器可包括：只读存储器、随机存储器、闪存和/或硬盘等。示例性地，所述存储器至少包括：非瞬间存储器。
所述处理器可包括各种具有信息处理能力的芯片或者集成电路。所述处理器包括但不限于：中央处理器、微处理器或者微控制器等。
所述处理器与所述存储器之间可以通过总线等通信接口连接。
本公开实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现前述任意技术方案提供的激光雷达的标定角度的精度验证方法，示例性地，该处理器通过执行所述可执行指令，可以实现图1、图3至图5所示的任意方法。
该计算机存储介质为计算机可读存储介质，至少可为非瞬间存储介质。所述计算机存储介质的具体可包括：光盘、闪存器、光盘和/或各种类型的硬盘等。本公开实施例还提供一种激光雷达的标定角度验证系统，包括：旋转机构，包括旋转平台和控制所述旋转平台旋转的控制器；
精度验证设备，分别与所述控制器及位于所述旋转平台上的激光雷达连接，用于向所述控制器发射控制所述驱动器驱动所述旋转平台选择的控制信号及触发信号，该驱动信号，用于驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转；该触发信号用于触发位于所述激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像，其中，所述图像至少包括：所述第n束激光所形成光斑的光斑成像；根据所述第一图像，确定所述第n束激光是否投射到截止位置；确定所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
在一些实施例中，所述精度验证设备，具体用于获取所述图像采集设备的相机参数；根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置；确定所述质心位置是否与截止位置重合；若所述质心位置与截止位置重合，确定所述第n束激光投射到所述截止位置上。
可以理解地，所述精度验证设备，具体可用于根据所述相机参数，校正所述第一图像得到第二图像；确定所述第n束激光所形成光斑的质心成像后在第二图像内的第一像素坐标。
可以理解地，所述截止位置对应于在一条直线上的多个第二像素坐标；
所述精度验证设备，具体用于确定所述第一像素坐标是否为多个所述第二像素坐标的一个；若所述第一像素坐标为多个所述第二像素坐标中的一个，确定所述质心位置与所述截止位置重合。
可以理解地，所述精度验证设备，还用于在校验环境中预先标定所述图像采集设备的所述相机参数。
可以理解地，所述精度验证设备，可用于确定第一角度差，其中，所述第一角度差为：所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的所述旋转角度，与第y束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度之间的差值；所述y为正整数，且所述n不等于所述y；确定第二角度差，其中，所述第二角度差为：所述第n束激光的标定角度，与第y束所述激光的标定角度之间的差值；所述y为正整数；根据所述第一角度差和所述第二角度差之间的差值，确定所述第n束激光的归一化角度差；基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
在一些实施例中，所述精度验证设备，还具体用于根据多束激光的所述归一化角度差，确定绝对值最大的所述归一化角度差；和/或，确定多个所述激光的所述归一化角度差的方差值。
示例性地，所述标定角度包括：所述激光雷达的方向角和/或俯仰角；
在所述标定角度为所述所述方位角时，所述激光雷达以第一姿态置于所述旋转平台上；在所述标定角度为所述俯仰角时，所述激光雷达以第二姿态与所述旋转平台贴合；其中，所述激光雷达从所述第一姿态切换到第二姿态，以所述激光雷达的中心为旋转中心转动90度。
值得注意的是：在本公开实施例中为了确保验证精度，验证环境可为无环境光或者环境光低于预设照度的暗室环境。
本领域技术人员可以理解，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，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光雷达的标定角度的精度验证方法，其特征在于，包括：
驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；
获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像，其中，所述第一图像至少包括：所述第n束激光所形成光斑的光斑成像；
根据所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置是否投射到截止位置；其中，所述截止位置为：预先设置位于世界坐标系中的一个位置或多个位置，或，所述截止位置为：位于所述图像采集设备采集的图像上的一个或多个像素坐标；
确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；
根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置是否投射到截止位置，包括：
获取所述图像采集设备的相机参数；
根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置；
确定所述质心位置是否与截止位置重合；
若所述质心位置与截止位置重合，确定所述第n束激光投射到所述截止位置上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述相机参数及所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置，包括：
根据所述相机参数，校正所述第一图像得到第二图像；
确定所述第n束激光所形成光斑的质心成像后在所述第二图像内的第一像素坐标。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述截止位置对应于所述图像采集设备采集的图像上一条直线上的多个第二像素坐标时，
所述确定所述质心位置是否与截止位置重合，包括：
确定所述第一像素坐标是否为多个所述第二像素坐标的一个；
若所述第一像素坐标为多个所述第二像素坐标中的一个，确定所述质心位置与所述截止位置重合。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在校验环境中预先标定所述图像采集设备的所述相机参数。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度，包括：
确定第一角度差，其中，所述第一角度差为：所述第n束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的所述旋转角度，与第y束激光投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度之间的差值；所述y为正整数，且所述n不等于所述y；
确定第二角度差，其中，所述第二角度差为：所述第n束激光的标定角度，与第y束所述激光的标定角度之间的差值；所述y为正整数；
根据所述第一角度差和所述第二角度差之间的差值，确定所述第n束激光的归一化角度差；
基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第n束激光的归一化角度差，确定所述激光雷达的标定角度的精度，包括：
根据多束激光的所述归一化角度差，确定绝对值最大的所述归一化角度差；
和/或，
确定多个所述激光的所述归一化角度差的方差值。
8.一种激光雷达的标定角度的精度验证装置，其特征在于，包括：
驱动触发模块，用于驱动放置有激光雷达的旋转平台旋转并触发位于所述旋转平台上的激光雷达发射第n束激光，其中，所述n为正整数；
获取模块，用于获取图像采集设备在所述激光雷达发射所述第n束激光时采集的第一图像，其中，所述第一图像至少包括：所述第n束激光所形成光斑的光斑成像；
第一确定模块，用于根据所述第一图像，确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置是否投射到截止位置；其中，所述截止位置为：预先设置位于世界坐标系中的一个位置或多个位置，或，所述截止位置为：位于所述图像采集设备采集的图像上一个或多个像素坐标；
第二确定模块，用于确定所述第n束激光所形成光斑的质心位置投射到所述截止位置时所述旋转平台的旋转角度；
第三确定模块，用于根据所述旋转角度和所述第n束激光的标定角度，确定所述激光雷达的标定角度的精度。
9.一种激光雷达的标定角度的精度验证设备，其特征在于，包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，与所述存储器连接，用于通过执行所述计算机可执行指令，实现权利要求1至7任一项提供的方法。
10.一种计算机存储介质，所述计算机存储 介质存储有计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行后，能够实现如权利要求1至7任一项提供的方法。
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