CN114779211A - 一种激光脉冲雷达设备及点云密度提升方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光脉冲雷达点云密度提升方法及设备，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法包括：获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，并确定低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达的扫描间隔时间，以低频激光脉冲雷达所接收到的返回信号对高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号进行矫正、拟合，形成点云数据。本发明通过低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达进行间隔扫描，并通过矫正拟合过程，基于低频激光脉冲雷达所获取的点云信息对高频激光脉冲雷达所获取的点云信息位置进行矫正，有效提高点云密度。

Description

一种激光脉冲雷达设备及点云密度提升方法及设备
技术领域
本发明为激光脉冲雷达自动驾驶领域，涉及激光扫描、数据处理相关技术，主要目的是提升点云密度，具体涉及一种激光脉冲雷达点云密度提升方法及设备。
背景技术
随着智能时代发展，激光脉冲雷达作为重要的3D传感器，特别是在自动驾驶领域发挥重要作用。目前很多在汽车行业已经有搭载激光脉冲雷达用来辅助汽车驾驶。现有辅助汽车驾驶多采用混合固态MEMS激光脉冲雷达，混合固态MEMS激光脉冲雷达本身是通过激光束经过微振镜振动偏转发射到返回激光束所经历的飞行时间来测算距离，而经过振镜振动偏转多次后采集到的是一幅完整的具有一定视角的三维空间立体数据。一般经过同一个微振镜振动发射的激光只会选择一个频率的激光发射，高频率的激光具有飞行时间短，测量的物体信息多的优点，但测量距离相对低频率激光短，若用来探测远距离的物体，会造成远距离的物体被搬到近距离来，造成探测距离错误。而低频率激光则相反。在扫描远距离的物体时，只能选择低频率的激光扫描，而低频率的激光扫描返回的物体信息相对较少，有的会被当成噪点过滤掉，导致难以判断物体的虚实。而物体点云数据的缺少对于汽车的辅助驾驶的目标判断有着负面的影响。
发明内容
本发明提供了一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，以提高激光脉冲雷达可获取的物体信息。
本发明提供了一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法包括：
获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，并确定低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达的扫描间隔时间，以低频激光脉冲雷达所接收到的返回信号对高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号进行矫正、拟合，形成点云数据。
进一步地，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法具体为：
S101:低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达间隔单位时间，分别基于同一微振镜进行扫描；
S102:获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，以单位时间作为扫描间隔时间；
S103:根据高频激光行的数据与低频激光行的距离进行对比，计算高频激光脉冲雷达延时接受时间；
S104:消除高频激光脉冲雷达信号的错位，进行拟合，提升点云密度。
更进一步地，所述S101具体为：基于同一激光源和微振镜，分别采用低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达按照奇偶行相间的方式扫描。
更进一步地，所述S103具体为：对比高频激光、低频激光两种频率的接受信号周期，计算高频激光脉冲雷达延时接受时间周期。
更进一步地，所述延时接受时间周期为低频率激光的接受信号周期减去高频率激光的接受信号周期。
更进一步地，所述S104包括：
S1041.根据低频激光脉冲雷达的点云信息，确定物体位置；
S1042.搜索周围相邻高频率扫描的异常延时点云数据，确定异常延时点云数据所在位置；
S1043.根据延时接受时间周期、光飞行速度，确定异常延时点云数据的偏移距离；
S1044.将异常延时点云数据在低频激光脉冲雷达的点云信息上进行拟合，获得矫正后的点云信息。
本发明另一方面公开一种激光脉冲雷达设备，所述激光脉冲雷达设备应用上述激光脉冲雷达点云密度提升方法。
本发明另一方面还公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包含计算机程序指令，
所述计算机程序指令被调用时，用于执行上述激光脉冲雷达点云密度提升方法。
本发明与现有技术相比，通过低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达进行间隔扫描，并通过矫正拟合过程，基于低频激光脉冲雷达所获取的点云信息对高频激光脉冲雷达所获取的点云信息位置进行矫正，有效提高点云密度。
附图说明
图1为本发明实施例激光脉冲雷达点云密度提升方法流程图；
图2为本发明实施例所采集到的点云信息；
图3为本发明实施例矫正后的点云信息。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明提供了一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法包括：
获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，并确定低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达的扫描间隔时间，以低频激光脉冲雷达所接收到的返回信号对高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号进行矫正、拟合，形成点云数据。
其中，可采用先发射低频激光脉冲雷达，后发射高频激光脉冲雷达，也可采用先发射高频激光脉冲雷达，后发射低频激光脉冲雷达的方式。在获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号后，形成点云信息，根据低频激光脉冲雷达所接收到的点云信息对高频激光脉冲雷达所接收到的点云信息进行矫正，使高频激光脉冲雷达所采集到的点云信息可参考低频激光脉冲雷达所采集到的点云信息进行重新分布，形成高密度点云。
本发明实施例通过低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达进行间隔扫描，并通过矫正拟合过程，基于低频激光脉冲雷达所获取的点云信息对高频激光脉冲雷达所获取的点云信息位置进行矫正，有效提高点云密度。
可选的，如图1所示，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法具体为：
S101:低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达间隔单位时间，分别基于同一微振镜进行扫描；
其中，低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所在设备为同一激光源和MEMS，两种激光频率采用邻行相间方式发射扫描；
S102:获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，以单位时间作为扫描间隔时间；
S103:根据高频激光行的数据与低频激光行的距离进行对比，计算高频激光脉冲雷达延时接受时间；
S104:消除高频激光脉冲雷达信号的错位，进行拟合，提升点云密度。
其中，将两种频率点云数据相互搜索验证，把高频激光脉冲雷达信号中的延时偏移位置点云移动到正确位置。
特别的，所述S101具体为：基于同一激光源和微振镜，分别采用低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达按照奇偶行相间的方式扫描。
其中，本发明实施例基于同一激光源，在振镜振动的同时，控制激光采用邻行相间的方式依次发射高低不同的两种频率，低频率发射，时间间隔长，可实际探测的距离更远，获取的数据不管远近的距离，都是正确距离值，然而探测有效物体的点云密度低；高频率激光时间间隔短，可探测的距离就短，有可能收到上次发射的远处物体的回波，造成距离探测不正确，把远处的物体搬到近处来，但是有效物体的点云密度高。
本发明实施例通过采用相邻行扫描方式，可以确保被扫描的同一物体存在高低频率激光脉冲雷达，方便基于低频率激光，采用后续算法搜索高频率激光发射探测远距离物体时所产生延时情况的有效物体真实位置。
特别的，所述S103具体为：对比高频激光、低频激光两种频率的接受信号周期，计算高频激光脉冲雷达延时接受时间周期。
特别的，所述延时接受时间周期为低频率激光的接受信号周期减去高频率激光的接受信号周期。
其中，用两种频率来发射接受，低频率可以正常接受返回的激光脉冲雷达信号，而高频率激光在探测远距离物体所能接受的时间间隔有限，所以不能在有效时间内接受到返回的激光脉冲雷达信号，也就是会产生一定的延时接受，即在接收本次高频激光发射回波时，会同时接收到上次高频激光发射的部分回波，由于系统会把上次高频激光发射的部分回波认定为本次高频激光发射回波，造成上次高频激光发射的部分回波中的点云信息错位。
本发明实施例通过获取延时接受时间周期，可对上次高频激光发射的部分回波进行矫正，在确定哪些点云信息属于上次高频激光发射回波后，通过确定延时接受时间周期，可通过计算获取该点云信息的正确位置，实现矫正效果。
特别的，如图2、3所示，所述S104包括：
S1041.根据低频激光脉冲雷达的点云信息，确定物体位置；
其中，对低频激光脉冲雷达的返回信号进行解析，获得准确的点云信息，根据点云信息确定物体位置；
S1042.搜索周围相邻高频率扫描的异常延时点云数据，确定异常延时点云数据所在位置；
其中，对高频激光脉冲雷达的点云信息与低频激光脉冲雷达的点云信息进行比对分析，若高频激光脉冲雷达在某一位置具有大量的点云信息，而低频激光脉冲雷达在该处不具有点云信息，则认定高频激光脉冲雷达在该位置的点云信息异常；如图2所示，画圈位置是高频率激光脉冲雷达的偏移点云位置；
S1043.根据延时接受时间周期、光飞行速度，确定异常延时点云数据的偏移距离；
其中，延时接受时间周期与光飞行速度相乘即为偏移距离；
S1044.将异常延时点云数据在低频激光脉冲雷达的点云信息上进行拟合，获得矫正后的点云信息。
其中，将异常延时点云数据根据偏移距离，沿激光脉冲雷达的发射方向进行移动，并与低频激光脉冲雷达的点云信息进行拟合，获得矫正后的点云信息。如图3所示，通过软件算法把偏移的位置移动到正确的位置，这样低频率的点云位置和高频率的点云位置就合并到一起，提高了点云密度。
本发明实施例为消除高频率激光探测远距离物体所产生的延时错误，先通过低频激光脉冲雷达确定该物体的具体位置。由于高低频率的激光是相邻行奇偶相间扫描的，而低频率的激光脉冲雷达是正常返回的，即低频率激光脉冲雷达的点云位置准确，而同一物体在高低频率激光脉冲雷达扫描后，形成的点云信息应当是相邻的(即低频率激光脉冲雷达在该物体处有少量点云，高频率激光脉冲雷达则必然会在该物体位置处具有大量点云信息)，因此采用矫正软件算法，可以通过低频率激光脉冲雷达扫描的点云数据来搜索周围相邻高频率激光脉冲雷达扫描的异常延时点云数据，确定其所在位置。最后，加上延时时间与光飞行速度相乘所求得的偏移距离，从而确定其正确位置。这样，在保证低频率探测更远距离的物体时也能提升点云密度。
提升点云密度的倍数情况如下：
设低频h，高频s，倍数k＝(h/2+s/2)/h；
假如h＝500khz，s＝1000khz，k＝1.5，即点云密度为原来的1.5倍。
其中，低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达频率的高低是相对而言，并不是指绝对的高低，使用者可根据本发明实施例方案，基于具体的检测需求调节具体低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达的频率，本发明实施例把高频率激光脉冲雷达的频率提高，可以提升点云密度，低频率激光脉冲雷达的频率调低，可以增加远距离的探测。不同型号的雷达一样可以适用当前的扫描方式。
本发明另一方面公开一种激光脉冲雷达设备，所述激光脉冲雷达设备应用上述激光脉冲雷达点云密度提升方法。
其中，激光脉冲雷达设备为具有低频、高频激光脉冲雷达检测功能的设备，该设备具有同一激光源和微振镜。
本发明另一方面还公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包含计算机程序指令，
所述计算机程序指令被调用时，用于执行上述激光脉冲雷达点云密度提升方法。
其中，计算机可读存储介质可选为U盘、云盘、硬盘及其它具有存储功能的电子设备或云端。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，其特征在于，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法包括：
获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，并确定低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达的扫描间隔时间，以低频激光脉冲雷达所接收到的返回信号对高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号进行矫正、拟合，形成点云数据。
2.根据权利要求1所述一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，其特征在于，所述激光脉冲雷达点云密度提升方法具体为：
S101:低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达间隔单位时间，分别基于同一微振镜进行扫描；
S102:获取低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达所接收到的返回信号，以单位时间作为扫描间隔时间；
S103:根据高频激光行的数据与低频激光行的距离进行对比，计算高频激光脉冲雷达延时接受时间；
S104:消除高频激光脉冲雷达信号的错位，进行拟合，提升点云密度。
3.根据权利要求2所述一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，其特征在于，所述S101具体为：基于同一激光源和微振镜，分别采用低频激光脉冲雷达、高频激光脉冲雷达按照奇偶行相间的方式扫描。
4.根据权利要求2所述一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，其特征在于，所述S103具体为：对比高频激光、低频激光两种频率的接受信号周期，计算高频激光脉冲雷达延时接受时间周期。
5.根据权利要求4所述一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，其特征在于，所述延时接受时间周期为低频率激光的接受信号周期减去高频率激光的接受信号周期。
6.根据权利要求2所述一种激光脉冲雷达点云密度提升方法，其特征在于，所述S104包括：
S1041.根据低频激光脉冲雷达的点云信息，确定物体位置；
S1042.搜索周围相邻高频率扫描的异常延时点云数据，确定异常延时点云数据所在位置；
S1043.根据延时接受时间周期、光飞行速度，确定异常延时点云数据的偏移距离；
S1044.将异常延时点云数据在低频激光脉冲雷达的点云信息上进行拟合，获得矫正后的点云信息。
7.一种激光脉冲雷达设备，其特征在于，所述激光脉冲雷达设备应用权利要求1-6任一项所述激光脉冲雷达点云密度提升方法。
8.一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包含计算机程序指令，所述计算机程序指令被调用时，用于执行如权利要求1-6中任一项所述激光脉冲雷达点云密度提升方法。
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