CN116087921A - 探测性能测试方法、装置、计算设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于探测性能测试技术领域，提供一种探测性能测试方法、装置、计算设备及存储介质，通过控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向，然后获取n线激光束探测到的测试环境的第j点云数据；从第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据，再根据每个反射面上的点云数据，获取待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离，最后根据待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出，可以有效提高激光设备的探测性能测试效率。
Description
技术领域
本申请属于激光雷达(Laser Radar，LiDAR)的探测性能测试技术领域，尤其涉及一种探测性能测试方法、装置、计算设备及存储介质。
背景技术
激光雷达作为一种重要的感知单元，探测精度是一个重要技术指标，在出厂检测阶段中需要花费大量时间进行探测性能测试。现有的探测性能测试方法一般是由人工手持激光测距仪测量目标物体与激光雷达的真实距离，再根据激光雷达输出的探测距离，采用人工进行手动统计，随着激光雷达线数的增加，这种人工测试方式所耗费的测试时间呈指数增加，效率低下。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种探测性能测试方法、装置、计算设备及存储介质，以解决现有的人工测试激光雷达的探测性能方式效率低下的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种探测性能测试方法，包括：
控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向；
获取所述n线激光束探测到的所述测试环境的第j点云数据；
从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据；
根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离；
根据所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出；
其中，m、n为大于1的任意整数，j＝1,2,…,n，所述m个反射面垂直于水平方向且在所述水平方向上依次排布，所述n线激光束在垂直方向上依次排布。
本申请实施例的第二方面提供了一种探测性能测试装置，包括：
控制单元，用于控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向；
点云获取单元，用于获取所述n线激光束探测到的所述测试环境的第j点云数据；
点云筛选单元，用于从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据；
探测距离获取单元，用于根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离；
探测性能测试单元，用于根据所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出；
其中，m、n为大于1的任意整数，j＝1,2,…,n，所述m个反射面垂直于水平方向且在所述水平方向上依次排布，所述n线激光束在垂直方向上依次排布。
本申请实施例的第三方面提供了一种计算设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例的第一方面所述探测性能测试方法的步骤。
本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例的第一方面所述探测性能测试方法的步骤。
本申请实施例的第一方面提供的探测性能测试方法，通过控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向，然后获取n线激光束探测到的测试环境的第j点云数据；从第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据，再根据每个反射面上的点云数据，获取待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离，最后根据待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出，可以有效提高激光设备的探测性能测试效率。
可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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。
图1是本申请实施例提供的探测性能测试方法的第一种流程示意图；
图2是本申请实施例提供的笛卡尔坐标系的示意图；
图3是本申请实施例提供的待测激光设备发射的n线激光束在垂直方向上依次均匀排布的示意图；
图4是本申请实施例提供的待测激光设备发射的n线激光束在垂直方向上依次非均匀排布的示意图；
图5是本申请实施例提供的探测性能测试方法的第二种流程示意图；
图6是本申请实施例提供的标准激光设备与10个反射面之间的相对位置关系的示意图；
图7是本申请实施例提供的探测性能测试方法的第三种流程示意图；
图8是本申请实施例提供的探测性能测试方法的第四种流程示意图；
图9是本申请实施例提供的探测性能测试方法的第五种流程示意图；
图10是本申请实施例提供的探测性能测试装置的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的计算设备的结构示意图。
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，以便透彻理解本申请实施例。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申请。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申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本申请实施例提供一种探测性能测试方法，可以由计算设备的处理器在运行具有相应功能的计算机程序时执行，通过控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向，然后获取n线激光束探测到的测试环境的第j点云数据；从第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据，再根据每个反射面上的点云数据，获取待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离，最后根据待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出，相比于现有的人工测试方式，可以有效提高激光设备的探测性能测试效率且准确度高。
在应用中，待测激光设备和标准激光设备是同一种激光设备，其中，标准激光设备是已经通过探测性能测试、探测性能符合标准要求的激光设备，待测激光设备则是探测性能未知、需要进行探测性能测试的激光设备。待测激光设备和标准激光设备可以是激光雷达，例如，转镜式激光雷达、振镜式激光雷达、光学相控阵(Optical Phased Arrays，OPA)激光雷达、固态激光雷达等，或者，任意具有测距功能的激光设备，例如，测距传感器、测距仪。本申请实施例中对激光设备的具体类型不作任何限制。
应理解的是，激光设备不仅具有测距功能，在测距功能的基础上还可以实现测速，物体表面轮廓、纹理、深度探测，物体类型识别等功能，可以应用于智慧交通、航空航天、资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、冶金制造、纺织制造等领域，例如，可以应用于无人驾驶车辆、无人机、机器人、定位系统、导航系统、装卸和搬运设备、冶金过程计算设备、非接触式测量设备等。
在应用中，待测激光设备可以包括激光器、光分束器、扫描系统、光电探测模块及信号处理设备，还可以包括光放大器、光耦合器、光环形器、光准直器、光合束器、干涉仪、电源模块、通信模块等。待测激光设备的具体结构可以根据实际需要进行设置，本申请实施例对计算设备的具体结构不作任何限制。
在应用中，待测激光设备可以具有自主在水平方向上旋转、在垂直方向上俯仰运动、切换激光束的线束以及输出点云数据、处理点云数据、输出探测距离、存储预先标定的数据、生成探测性能测试结果并输出等功能，也即计算设备可以是待测激光设备中的信号处理设备；或者，待测激光设备也可以在外部的测试装置和计算设备的控制下实现这些功能；其中，测试装置可以是能够夹持激光设备，驱动激光设备水平方向上旋转、在垂直方向上俯仰运动的运动机构，通常由电机、夹具、支架等构成；计算设备可以是具有控制待测激光设备切换线束和输出点云数据，处理点云数据、输出探测距离、存储预先标定的数据、生成探测性能测试结果并输出等功能的平板电脑、笔记本电脑、计算机、服务器等设备。
如图1所示，本申请实施例提供的探测性能测试方法，包括如下步骤S101至S105：
步骤S101、控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向，进入步骤S102。
在应用中，在对待测激光设备进行探测性能测试之前，需要先布设好测试环境，测试环境中布设有m个反射面，m个反射面垂直于水平方向且在水平方向上依次排布。反射面可以为反射板或涂敷有特定反射率材料的任意平面结构。测试环境可以为任意背景空旷、简单的环境，背景的反射率明显低于各反射面的反射率即可。待测激光设备的正面(也即用于发射激光束的一面)朝向m个反射面放置，每个反射面的中心与待测激光设备的坐标原点之间的真实距离都不相同。m个反射面在待测激光设备的正前方(也即激光设备的正面朝向的方向)沿水平方向依次均匀排布且相互之间无遮挡。
如图2所示，示例性的示出了以待测激光设备1的坐标原点O为原点建立的笛卡尔坐标系的示意图；其中，待测激光设备1的高度方向为Z轴方向，待测激光设备1的正前方为Y轴方向，垂直于Z轴和Y轴且指向待测激光设备1的右侧的方向为X轴方向，X轴和Y轴所在的XY平面平行于水平方向和水平面，Y轴和Z轴所在的YZ平面平行于垂直方向和垂直平面。
在应用中，反射面的数量m和待测激光设备发射的激光束的总线数n可以根据实际需要设置为大于1的任意正整数。待测激光设备发射的激光束的总线数n和每一线激光束在垂直方向上的俯仰角度可以固定不变，也可以根据实际需要进行调节，由待测激光设备是否支持调节激光束的总线数n和每一线激光束在垂直方向上的俯仰角决定。n线激光束在垂直方向上依次排布且任意相邻两线激光束之间在垂直方向上的夹角(也即垂直角分辨率)可以根据实际需要进行设置，使得n线激光束可以在垂直方向上依次均匀排布或非均匀排布。
如图3所示，示例性的示出了待测激光设备1为机械式激光雷达时，待测激光设备1发射的n线激光束在垂直方向上依次均匀排布的示意图。
如图4所示，示例性的示出了待测激光设备1为机械式激光雷达时，待测激光设备1发射的n线激光束在垂直方向上依次非均匀排布的示意图。
在应用中，在设置好待测激光设备的线数n之后，即在控制待测激光设备在水平方向上旋转的同时、控制待测激光设备向测试环境中的m个反射面发射n线激光束，并调节待测激光设备在垂直方向上的俯仰角，以将其中俯仰角为θj的第j线激光束调节至水平方向，也即使得俯仰角为θj的第j线激光束平行于水平面。
步骤S102、获取所述n线激光束探测到的所述测试环境的第j点云数据，进入步骤S103。
在应用中，在将第j线激光束调节至水平方向的同时，由于待测激光设备在水平方向上朝向待测环境旋转，使得n线激光束可以探测得到测试环境中的m个反射面的点云数据。将第j线激光束调节至水平方向时，待测激光器在水平方向上朝向待测环境旋转探测得到的m个反射面的点云数据，定义为第j点云数据，第j点云数据为待测激光器探测得到的m个反射面上的所有点的集合。
步骤S103、从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据，进入步骤S104；
步骤S104、根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离，进入步骤S105。
在应用中，由于反射面不止一个，探测得到的点云数据中包含所有反射面上的所有点，因此，需要分别筛选出每个反射面上的所有点，分别得到每个反射面上的所有点构成的点云数据，便于在后续分别根据每个反射面上的点云数据，计算待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离。
步骤S105、根据所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出。
在应用中，在获得待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离之后，即可将其与预先标定好的将第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离进行比较或匹配，计算每个反射面对应的探测距离和真实距离之间的距离偏差，根据所有真实距离对应的距离偏差，来评估待测激光设备探测不同真实距离下的反射面的探测距离时的探测准确度，从而生成将第j线激光束调节至水平方向时待测激光设备的探测性能测试结果，探测性能测试结果可以包含待测激光设备探测不同真实距离下的反射面的探测距离时的不同探测准确度，探测性能测试结果也可以仅包含所有探测准确度所表征的综合探测准确度。对于任一真实距离，任一真实距离该对应的距离偏差越小，则待测激光设备探测该任一真实距离下的反射面的探测距离时的探测准确度越高，也即距离偏差正比于探测准确度。待测激光设备探测不同真实距离下的反射面的探测距离时的不同探测准确度中，大于探测准确度阈值的探测准确度越多，则综合探测准确度越高。
在应用中，探测性能测试结果可以以计算设备所能支持的任意人机交互方式输出，例如，语音播报，显示图形、图表、文字，灯光指示等。
在应用中，j＝1,2,…,n，也即在控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束的过程中，从n线激光束中的第1线开始，将第1线激光束调节至水平方向，待完成与第1线激光束对应的探测性能测试之后，再将第2线激光束调节至水平方向重复执行不止S101至S105，完成待完成与第1线激光束对应的探测性能测试，……，如此循环往复，直至完成与第n线激光束对应的探测性能测试时为止。
如图5所示，在一个实施例中，步骤S101之前，包括如下步骤S001至S003：
步骤S001、标定标准激光设备在垂直方向上的俯仰角和水平方向上的水平方位角为0°时，所述标准激光设备的坐标原点O到第i个反射面的中心的真实距离di和所述第i个反射面在水平方向上的水平方位角αi，进入步骤S003；
步骤S002、标定所述标准激光设备发射的第j线激光束在垂直方向上的俯仰角θj，进入步骤S003；
步骤S003、根据所述真实距离di、所述水平方位角αi及所述俯仰角θj，获取将所述第j线激光束调节至水平方向时所述标准激光设备的坐标原点O到所述第i个反射面的中心的真实距离di′；
其中，i＝1,2,…,m。
在应用中，在对待测激光设备的探测性能进行测试之前，需要先标定标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，以在后续对待测激光设备的探测性能进行测试的过程中，比较或匹配探测距离和真实距离以生成探测性能测试结果时使用。
在应用中，标定标准激光设备在垂直方向上的俯仰角和水平方向上的水平方位角为0°时，标准激光设备的坐标原点O到第i个反射面的中心的真实距离di，也即标准激光器发射的n线激光束中俯仰角为0°的激光束正对(也即垂直于)第i个反射面且标准激光器在水平方向上旋转的角度为0时，通过俯仰角为0°的激光束探测得到的标准激光设备的坐标原点O到第i个反射面的中心的真实距离di，第i个反射面在水平方向上的水平方位角为预先标定设置好的αi。
在应用中，事先标定设置好标准激光设备发射的第j线激光束在垂直方向上的俯仰角θj，在后续测试待测激光器时，使待测激光器相对于m个反射面的位置和发射的n线激光束的俯仰角，与标准激光器相对于m个反射面的位置和发射的n线激光束的俯仰角完全相同。
在应用中，在完成真实距离di、水平方位角αi及俯仰角θj的标定之后，由于真实距离di是在标准激光设备在垂直方向上的俯仰角和水平方向上的水平方位角为0°时探测得到的，而在将第j线激光束调节至水平方向以探测标准激光设备的坐标原点O到第i个反射面的中心的真实距离di′时，标准激光设备在垂直方向上的俯仰角为θj、在水平方向上的水平方位角为αi，因此，需要根据真实距离di、水平方位角αi、俯仰角θj以及与俯仰角对应的变换矩阵和与水平方位角对应的变换矩阵，求解真实距离di′。
如图6所示，示例性的示出了标准激光设备2与10个反射面3之间的相对位置关系的示意图。
在一个实施例中，所述真实距离di′的表达式为：
其中，
是所述真实距离di′的向量表达形式，
是所述真实距离di的向量表达形式，M1是所述标准激光设备在水平方向上旋转的水平方位角为αi时的变换矩阵，M2是所述标准激光设备在垂直方向上的俯仰角为θj时的变换矩阵。
如图7所示，在一个实施例中，步骤S103包括如下步骤S301和S302：
步骤S301、根据所述测试环境的尺寸，从所述第j点云数据中筛选出第j有效点云数据，进入步骤S302；
步骤S302、根据预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离和水平方位角，从所述第j有效点云数据中筛选出距离和水平方位角相匹配的点云数据，得到每个反射面上的点云数据。
在应用中，测试环境的尺寸主要是指m个反射面相对于待测激光设备所覆盖的空间区域的尺寸大小，可以表示为X轴坐标范围[Xmin,Xmax]、Y轴坐标范围[Ymin,Ymax]及Z轴坐标范围[Zmin,Zmax]所围成的空间区域，该空间区域在X轴方向上的长度为Xmax-Xmin、在Y轴方向上的宽度为Ymax-Ymin、在Z轴方向上的高度为Zmax-Zmin。
在应用中，根据空间区域的坐标范围和第j点云数据中每个点的空间坐标，将空间坐标不在空间区域的坐标范围内的点去除，仅保留空间坐标在空间区域的坐标范围内的点，保留的所有点的集合即为第j有效点云数据。
在应用中，在获得第j有效点云数据之后，由于待测激光器输出的点云数据中包含每个点到待测激光器的坐标原点的探测距离和每个点的水平方位角度，而事先已经标定好标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离和水平方位角，并且每个反射面的尺寸(或每个反射面所在空间区域的坐标范围)是已知的，因此，基于这些信息，可以筛选出每个反射面上的点，从而得到每个反射面上的所有点的集合构成的点云数据。
如图8所示，在一个实施例中，步骤S104包括如下步骤S401和S402：
步骤S401、根据每个反射面上的点云数据中点的个数，确定每个反射面的中心的点云序号，进入步骤S402；
步骤S402、根据每个反射面的中心的点云序号，确定所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离。
在应用中，对于任一反射面，在获得反射面上的点云数据之后，进一步根据反射面上的点云数据中点的个数，对反射面上的点云数据中的所有点进行排序，将反射面中排序在中间的点的点云序号作为该反射面的中心的点云序号，也即反射面上的所有点的中心就是该反射面的中心，由于待测激光器输出的点云数据中包含每个点到待测激光器的坐标原点的探测距离，因此，获得反射面的中心的点云序号即可以确定待测激光设备的坐标原点到反射面的中心的探测距离。
在一个实施例中，在步骤S103之后和步骤S104之前，还包括去除每个反射面上的点云数据中的拖尾点的步骤，以对每个反射面上的点云数据进行进一步的筛选，提高探测性能测试精度。
如图9所示，在一个实施例中，步骤S103之后和步骤S104之前“去除每个反射面上的点云数据中的拖尾点”的步骤包括如下步骤S501至S505：
步骤S501、查找每个反射面上的点云数据中的每个点P的所有邻域点Pk，进入步骤S502；
步骤S502、采用最小二乘法，根据每个点P和每个点P的所有邻域点Pk，求解每个点P和每个点P的所有邻域点Pk对应的斜率k，进入步骤S503；
步骤S503、根据每个点P和每个点的所有邻域点Pk对应的斜率k，求解每个点P的所有邻域点Pk与平行于所述水平方向的水平面的夹角θ，进入步骤S504；
步骤S504、根据每个点P的所有邻域点Pk与所述水平方向上的水平面的夹角θ和每个点P在所述水平方向上的水平方位角α，求解每个点P对应的激光束的入射角度λ，进入步骤S505；
步骤S505、将每个反射面上的点云数据中入射角度λ不在入射角度阈值范围内的点作为拖尾点去除。
在应用中，由于反射面是平面，因此，对于任一反射面，该反射面上的点云数据中的每个点P的所有邻域点Pk构成的邻域为二维邻域，例如，柱状邻域。
在应用中，在查找到每个点P的所有邻域点Pk之后，采用最小二乘法拟合每个点P和每个点P的所有邻域点Pk，得到一条经过每个点P和每个点P的所有邻域点Pk中最多点直线，根据直线上所有点的坐标求解直线的斜率k。
在应用中，在求解得到斜率k之后，即根据斜率k的正切倒数，求解每个点P的所有邻域点Pk与水平面的夹角θ。
在一个实施例中，所述夹角θ的表达式为：
θ＝tan-1k。
在应用中，在获得夹角θ之后，即结合和每个点P的水平方位角α，求解每个点P对应的激光束的入射角度λ；
在一个实施例中，所述入射角度λ的表达式为：
λ＝90°-α+θ。
在应用中，由于在待测激光设备沿水平方向旋转的过程中，n线激光束入射至每个反射面的入射角度都是已知且固定不变的，根据n线激光束的所有入射角度可以确定一个入射角度范围，可以直接将入射角度范围作为入射角度阈值范围，或者，将入射角度范围±入射角度误差作为入射角度阈值范围，将每个反射面上的点云数据中入射角度λ不在入射角度阈值范围内的点作为拖尾点去除。
应理解，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，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本申请实施例还提供一种探测性能测试装置，用于执行上述探测性能测试方法实施例中的步骤。探测性能测试装置可以是计算设备中的虚拟装置(virtual appliance)，由计算设备的处理器运行，也可以是计算设备本身。
如图10所示，本申请实施例提供的探测性能测试装置100，包括：
控制单元101，用于控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向；
点云获取单元102，用于获取所述n线激光束探测到的所述测试环境的第j点云数据；
点云筛选单元103，用于从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据；
探测距离获取单元104，用于根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离；
探测性能测试单元105，用于根据所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出。
在一个实施例中，探测性能测试装置还包括标定单元，用于：
标定标准激光设备在垂直方向上的俯仰角和水平方向上的水平方位角为0°时，所述标准激光设备的坐标原点O到第i个反射面的中心的真实距离di和所述第i个反射面在水平方向上的水平方位角αi；
标定所述标准激光设备发射的第j线激光束在垂直方向上的俯仰角θj；
根据所述真实距离di、所述水平方位角αi及所述俯仰角θj，获取将所述第j线激光束调节至水平方向时所述标准激光设备的坐标原点O到所述第i个反射面的中心的真实距离di′。
在一个实施例中，探测性能测试装置还包括噪点去除单元，用于：
去除每个反射面上的点云数据中的拖尾点。
在应用中，探测性能测试装置中的各单元可以为软件程序模块，也可以通过处理器中集成的不同逻辑电路实现，还可以通过多个分布式处理器实现。
如图11所示，本申请实施例还提供一种计算设备200，包括：至少一个处理器201(图11中仅示出一个处理器)、存储器202以及存储在存储器203中并可在至少一个处理器201上运行的计算机程序203，处理器201执行计算机程序203时实现上述各个探测性能测试方法实施例中的步骤。
在应用中，计算设备可包括，但不仅限于，存储器、处理器。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是计算设备的举例，并不构成对计算设备的限定，可以包括比图示更多或更少的器件，或者组合某些器件，或者不同的器件，例如，还可以包括或外接输入输出设备、网络接入设备等。输入输出设备可以包括摄像头、音频采集/播放器件、显示器件、键盘、按键等。网络接入设备可以包括通信模块，用于与其他设备进行通信，以使得用户可以通过其他设备向计算设备发送控制指令，以对计算设备的工作状态进行控制(例如，远程控制)，从而使得计算设备可以根据用户的控制指令选择性执行各个探测性能测试方法实施例中的步骤。
在应用中，处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。
在应用中，存储器在一些实施例中可以是计算设备的内部存储单元，例如计算设备的硬盘或内存。存储器在另一些实施例中也可以是计算设备的外部存储设备，例如计算设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括计算设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(BootLoader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在应用中，通信模块可以根据实际需要设置为任意能够直接或间接于其他设备进行有线或无线通信的器件，例如，通信模块可以提供应用在网络设备上的包括通信接口(例如，通用串行总线接口(Universal Serial Bus，USB)、有线局域网(Local Area Networks，LAN)、无线局域网(Wireless Local Area Networks，WLAN)(例如，Wi-Fi网络)，蓝牙，Zigbee，移动通信网络，全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)，调频(Frequency Modulation，FM)，近距离无线通信技术(Near FieldCommunication，NFC)，红外技术(Infrared，IR)等通信的解决方案。通信模块可以包括天线，天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。通信模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。通信模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。
需要说明的是，上述设备/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的探测性能测试方法的步骤。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算设备上运行时，使得计算设备执行上述实施例的探测性能测试方法的步骤。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到计算设备的任何实体或设备、记录介质、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方法来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的设备、计算设备和方法，可以通过其它的方法实现。例如，以上所描述的设备、计算设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方法，例如两个以上单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种探测性能测试方法，其特征在于，包括：
控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向；
获取所述n线激光束探测到的所述测试环境的第j点云数据；
从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据；
根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离；
根据所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出；
其中，m、n为大于1的任意整数，j＝1,2,…,n，所述m个反射面垂直于水平方向且在所述水平方向上依次排布，所述n线激光束在垂直方向上依次排布。
2.如权利要求1所述的探测性能测试方法，其特征在于，所述控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向之前，包括：
标定标准激光设备在垂直方向上的俯仰角和水平方向上的水平方位角为0°时，所述标准激光设备的坐标原点O到第i个反射面的中心的真实距离di和所述第i个反射面在水平方向上的水平方位角αi；
标定所述标准激光设备发射的第j线激光束在垂直方向上的俯仰角θj；
根据所述真实距离di、所述水平方位角αi及所述俯仰角θj，获取将所述第j线激光束调节至水平方向时所述标准激光设备的坐标原点O到所述第i个反射面的中心的真实距离di′；
其中，i＝1,2,…,m。
3.如权利要求2所述的探测性能测试方法，其特征在于，所述真实距离di′的表达式为：
其中，
是所述真实距离di′的向量表达形式，
是所述真实距离di的向量表达形式，M1是所述标准激光设备在水平方向上旋转的水平方位角为αi时的变换矩阵，M2是所述标准激光设备在垂直方向上的俯仰角为θj时的变换矩阵。
4.如权利要求1所述的探测性能测试方法，其特征在于，所述从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据，包括：
根据所述测试环境的尺寸，从所述第j点云数据中筛选出第j有效点云数据；
根据预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离和水平方位角，从所述第j有效点云数据中筛选出距离和水平方位角相匹配的点云数据，得到每个反射面上的点云数据。
5.如权利要求1所述的探测性能测试方法，其特征在于，所述根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离，包括：
根据每个反射面上的点云数据中点的个数，确定每个反射面的中心的点云序号；
根据每个反射面的中心的点云序号，确定所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离。
6.如权利要求1、4或5所述的探测性能测试方法，其特征在于，所述从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据之后，以及所述根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离之前，包括：
去除每个反射面上的点云数据中的拖尾点。
7.如权利要求6所述的探测性能测试方法，其特征在于，所述去除每个反射面上的点云数据中的拖尾点，包括：
查找每个反射面上的点云数据中的每个点P的所有邻域点Pk；
采用最小二乘法，根据每个点P和每个点P的所有邻域点Pk，求解每个点P和每个点P的所有邻域点Pk对应的斜率k；
根据每个点P和每个点的所有邻域点Pk对应的斜率k，求解每个点P的所有邻域点Pk与平行于所述水平方向的水平面的夹角θ；
根据每个点P的所有邻域点Pk与所述水平方向上的水平面的夹角θ和每个点P在所述水平方向上的水平方位角α，求解每个点P对应的激光束的入射角度λ；
将每个反射面上的点云数据中入射角度λ不在入射角度阈值范围内的点作为拖尾点去除。
8.一种探测性能测试装置，其特征在于，包括：
控制单元，用于控制待测激光设备在水平方向上旋转、向测试环境中的m个反射面发射n线激光束并将第j线激光束调节至水平方向；
点云获取单元，用于获取所述n线激光束探测到的所述测试环境的第j点云数据；
点云筛选单元，用于从所述第j点云数据中筛选出每个反射面上的点云数据；
探测距离获取单元，用于根据每个反射面上的点云数据，获取所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离；
探测性能测试单元，用于根据所述待测激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的探测距离和预先标定的将所述第j线激光束调节至水平方向时标准激光设备的坐标原点到每个反射面的中心的真实距离，生成探测性能测试结果并输出；
其中，m、n为大于1的任意整数，j＝1,2,…,n，所述m个反射面垂直于水平方向且在所述水平方向上依次排布，所述n线激光束在垂直方向上依次排布。
9.一种计算设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述探测性能测试方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读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实现权利要求1至8任一项所述的探测性能测试的步骤。
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