CN116559896B - 调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达 - Google Patents

Abstract

本申请属于激光雷达技术领域，公开了一种调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达。通过获取激光雷达测距时对应的点云距离，根据点云距离确定用于调整激光雷达测距精度的目标参数，从而实现对激光雷达测距精度进行调整，其中目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。本申请的实施例方式能够通过调整激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量来改善点云质量，减少出现点云波动和畸变点云的情况，从而提高了激光雷达测距精度的准确性。

Description

调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达

技术领域

本申请属于激光雷达技术领域，具体涉及一种调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达。

背景技术

激光雷达的TOF（Time of Flight）测距法，也称为飞行时间测距法，是一种常见的激光雷达测距方法，它基于测量从激光发射器发出的激光脉冲到目标物体并返回激光接收器所需的时间来计算目标物体与激光雷达的距离。激光打在不同距离下所表现的激光能量不同，导致激光雷达在测试距离时会有不同程度的测距偏差，测试距离的精度不够准确。

发明内容

本申请实施例提供一种调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达，解决激光雷达测试距离精度不够准确的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种调整激光雷达测距精度的方法，包括：获取激光雷达测距时对应的点云距离；根据所述点云距离确定目标参数，所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度，所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。

在一些实施例中，所述目标参数为所述激光功率，所述根据所述点云距离确定目标参数，包括：根据获得的点云距离和预设的第一模型计算所述点云距离对应的激光功率；其中，所述第一模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率，当所述点云距离小于第一预设距离阈值时，减小所述激光功率，当所述点云距离大于或等于所述第一预设距离阈值时，增大所述激光功率。

在一些实施例中，获取所述第一模型；所述获取所述第一模型包括：确定采样距离和靶材；根据所述采样距离，调节所述靶材对应激光功率，并获得使所述靶材测距误差最小时的激光功率，所述测距误差最小时的激光功率记录为标定激光功率；根据所述采样距离、所述标定激光功率以及第一公式，计算所述第一模型的标定参数；根据所述标定参数和所述第一公式确定所述第一模型。

在一些实施例中，所述根据所述采样距离，调节所述靶材对应激光功率，并获得使所述靶材测距误差最小时的激光功率，包括：获取多个采样距离，以及每一采样距离对应的至少一个靶材；分别获取每一所述采样距离对应的至少一个靶材中，使每一所述靶材测距对应的距离误差最小的激光功率；根据所述靶材的权重系数和每一所述靶材对应的误差最小的激光功率，计算获得所述靶材对应的采样距离的激光功率，所述采样距离的激光功率为所述采样距离的标定激光功率。

在一些实施例中，所述目标参数为所述激光雷达接收端进光量，所述根据所述点云距离确定目标参数，包括：根据获得的点云距离和预设的第二模型计算所述点云距离对应的进光量；其中，所述第二模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光雷达接收端进光量，当所述点云距离小于第二预设距离阈值时，增大所述激光雷达接收端进光量。

在一些实施例中，获取所述第二模型；所述获取所述第二模型包括：获取测距光路理论盲区距离；根据所述测距光路理论盲区距离确定采样距离，其中所述采样距离小于或等于所述测距光路理论盲区距离；获取使测距时的光圈最小的经验进光量；确定目标靶材，并获取在所述目标靶材下使得测距精度值最高的标定光圈值；根据所述采样距离、所述经验进光量、所述标定光圈值以及第二公式，计算所述第二模型的标定参数；根据所述标定参数和所述第二公式确定所述第二模型。

在一些实施例中，当所述点云距离大于或等于所述第二预设距离阈值时，所述方法还包括：设置所述激光雷达接收端进光量为所述经验进光量。

在一些实施例中，所述目标参数为所述激光雷达接收的激光束的能量，所述根据所述点云距离确定目标参数，包括：根据获得的点云距离和预设的第三模型计算所述点云距离对应的所述激光雷达接收的激光束的能量；其中，所述第三模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率和激光雷达接收端进光量，根据激光功率和所述激光雷达接收端进光量确定所述激光雷达接收的激光束的能量。

在一些实施例中，所述方法还包括：获取所述第三模型；所述获取所述第三模型包括：确定不同采样距离范围对应的参考靶，并根据所述参考靶的精度的最优值确定激光雷达接收的激光束的标定能量；获取所述不同采样距离范围对应的激光功率和激光雷达接收端进光量；根据所述标定能量、所述激光功率、所述激光雷达接收端进光量以及第三公式，计算所述第三模型的标定参数；根据所述标定参数和所述第三公式确定所述第三模型。

第二方面，本申请实施例提供了一种调整激光雷达测距精度的装置，包括：点云距离获取模块，用于获取激光雷达测距时对应的点云距离；测距精度调整模块，用于根据所述点云距离确定目标参数，所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度，所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。

第三方面，本申请实施例提供了一种激光雷达，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器与所述处理器耦合，所述存储器用于存储指令或程序，当所述指令或程序被所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行上述第一方面所述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有指令或程序，当指令或程序被激光雷达执行时，使所述激光雷达执行上述第一方面所述的方法。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括指令或程序，当指令或程序被激光雷达执行时，使激光雷达执行上述第一方面所述的方法。

在本申请实施例中，通过获取激光雷达测距时对应的点云距离，根据点云距离确定用于调整激光雷达测距精度的目标参数，从而实现对激光雷达测距精度进行调整，其中目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。本申请的实施例方式能够通过调整激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量来改善点云质量，减少出现点云波动和畸变点云的情况，从而提高了激光雷达测距精度的准确性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种基于激光雷达的应用场景示意图；

图2是本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种调整激光雷达测距精度的方法的流程图；

图4是本申请另一实施例提供的一种调整激光雷达测距精度的方法的流程图；

图5是本申请又一实施例提供的一种调整激光雷达测距精度的方法的流程图；

图6是本申请实施例提供的进光量随距离的变化曲线示意图；

图7是本申请实施例提供的盲区内进光量随距离的变化曲线示意图；

图8是本申请再一实施例提供的一种调整激光雷达测距精度的方法的流程图；

图9是本申请实施例提供的一种调整激光雷达测距精度的装置的结构框图；

图10是本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细的描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

下面所描述的本申请各个实施例中所涉及到的技术特征彼此之间未构成冲突可以相互组合。虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或可以以不同于流程图所示出顺序执行各步骤。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合具体的实施例对本说明书进行详细说明。

在本申请一个或多个实施例中，请参阅图1，图1示出了一种基于激光雷达的应用场景示意图。如图1所示，该应用场景包括：激光雷达101和可移动设备102。激光雷达101装设于各种需要进行周围环境探测的可移动设备102上，可移动设备102例如可以为车辆、机器人、飞行器等。

可选的，当可移动设备102为车辆时，激光雷达101可以装设于车辆的车头、车尾、车顶、车侧身或其他任意可进行激光雷达101固定的车身位置。

在本申请一个或多个实施例中，请参阅图2，为本申请实施例提供的一种激光雷达的结构示意图，包括发射装置10、扫描装置20和接收装置30。发射装置10用于发射探测激光；扫描装置20用于接收探测激光，并将探测激光出射至探测视场；扫描装置20还用于接收回波激光并将回波激光偏折至接收装置30；接收装置30用于接收回波激光。

发射装置10可以包括一种激光器。示意性的，在激光雷达进行视场扫描时，激光器发射脉冲型的出射探测激光并射向扫描装置20，扫描装置20可以至少包括振镜，激光器发射出的探测激光具体可射向该振镜，振镜接收该探测激光，并将该探测激光出射至探测视场，并接收回波激光（由回波物体反射后所产生的），并将回波激光偏折至接收装置30，接收装置30接收该回波激光。通常会基于一次探测激光和对应的回波激光，计算后得到一个扫描点，即点云。

示意性的，激光雷达通常会通过发送激光束并接收对应的回波激光来获取环境中的距离信息。在一次探测中，激光雷达会发送大量的激光束，每个激光束被称为一束激光。当一束激光照射到环境中的物体时，会产生一个回波激光，激光雷达可以通过接收回波激光来计算出物体到激光雷达的距离。激光雷达在扫描过程中会不断旋转，每次旋转时会发送多束激光，并接收对应的回波激光。通过对每次扫描的数据进行处理，可以得到一个二维点云数据（如点激光雷达输出的）或三维点云数据（如线激光雷达输出的），即大量的点云数据构成了一个二维空间或三维空间中的点云图。每个点云数据都表示一个扫描点，包含了物体到激光雷达的距离信息和激光雷达所在的坐标系下的位置信息。

可以知道的，激光雷达对光斑能量的大小有一定的敏感程度，随着激光打在不同距离下所表现的激光能量不同，导致激光雷达在测试不同材质时，会有不同程度的测距偏差。比如远处激光能量较小，对于低反材质（如黑色靶材）由于回光能量低，导致无法有效识别物体；而近处激光能量大，对于高反材质（如晶格）会出现Pileup现象。其中Pileup现象是指在某些测量设备中，当两个或多个事件（例如光子或粒子）几乎同时到达探测器时，由于探测器的响应时间有限，探测器无法区分这些事件，从而导致它们的信号混合在一起，难以准确记录事件的能量和时间信息。因此，不同材质的目标影响激光雷达的测距精度。另外，对于近距离的黑色靶材，因为标定点处于斜面而发生大量漫反射，从而造成点云精度偏差，即出现畸变点云。

因此，在本申请实施例中，提供了一种调整激光雷达测距精度的方法和装置，主要是在使用激光雷达测距时，根据激光雷达与目标物体的距离远近来调整激光能量大小，具体是根据距离自适应的调节激光功率、进/出光量，从而改善点云质量，提高激光雷达测距精度。

在一个实施例中，如图3所示，提出了一种调整激光雷达测距精度的方法，该方法可依赖于计算机程序实现，可运行于基于冯诺依曼体系的基于激光雷达的信号处理装置上。该计算机程序可集成于应用中，也可以作为独立的工具类应用运行。调整激光雷达测距精度的装置可以为基于激光雷达的扫描系统、接收系统、信号处理系统等。

具体的，该调整激光雷达测距精度的方法包括：

S101、获取激光雷达测距时对应的点云距离。

在使用激光雷达进行测距时，激光雷达会向周围发射激光束，然后通过接收激光束反射回来的信号，来计算出物体到激光雷达的距离。这些距离信息通常会以点云的形式存储，即将每个激光束反射回来的距离信息视为一个点云中的一个点，并将这些点的坐标和其他属性信息（例如反射率、法向量等）存储下来。因此，获取激光雷达测距时对应的点云距离，实际上就是获取每个激光束反射回来的距离信息，并将这些距离信息转换成点云中每个点的坐标。具体来说，可以通过以下步骤来实现：获取激光雷达反射回来的激光束数据，激光束数据包括激光束的反射距离、反射角度和反射强度等信息；根据反射距离和反射角度，计算出每个激光束反射点的三维坐标，并将该三维坐标对应的坐标信息存储为点云中的一个点；将反射强度信息与点的坐标一起存储在点云中，以便于后续的分析和处理。

由于激光雷达的测量精度和可靠性受到多种因素的影响，例如激光束的强度、反射面的性质、噪声等，并且点云数据的处理和分析也需要考虑多种因素，例如点云配准、滤波、分割和特征提取等。因此，在下述步骤中，通过调整激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量来提高激光雷达测距和点云处理的精度和可靠性。

S102、根据所述点云距离确定目标参数，所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度，所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。

其中，点云距离指的是指激光雷达测量得到的物体表面到激光雷达的距离。其中，根据所述点云距离确定目标参数，即根据所述点云距离确定激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。

其中，根据所述点云距离确定激光功率，即是通过点云距离来调整激光功率，从而调整激光雷达的测距精度。

可以知道的，激光雷达的工作距离、测量精度和噪声是影响点云距离的重要因素。激光雷达的工作距离是指激光雷达可以测量的最大距离，超出这个距离后激光雷达的测量精度和可靠性会下降，因此，工作距离越远，点云距离的测量范围就越广，但同时也会影响点云距离的测量精度。激光雷达的测量精度是指测量结果与真实值之间的误差大小，它受到多种因素的影响，例如激光雷达的分辨率、灵敏度、光学系统和环境噪声等，测量精度越高，点云距离的误差就越小，反之亦然。激光雷达的噪声通常包括背景噪声、系统噪声和随机噪声等，会对点云距离的测量精度和稳定性产生影响，噪声越小，点云距离的测量精度和稳定性就越高，反之亦然。因此，可以通过以下方法来调整激光功率：

比如，根据工作距离调整激光功率：激光雷达的工作距离通常有一个最大测距范围，超出这个范围激光雷达的测量精度和可靠性会受到影响，因此，可以根据激光雷达的工作距离来调整激光功率，以保证在最大测距范围内能够获得足够的信号强度和测量精度。又比如，根据测量精度调整激光功率：激光雷达的测量精度通常受到环境噪声和光学系统等因素的影响，如果环境噪声较大或光学系统存在缺陷，可以适当增加激光功率，以增加信号强度，提高测量精度和可靠性。又比如，根据信噪比调整激光功率：信噪比是指信号与噪声之比，是衡量信号质量的一个重要指标，如果信噪比较低，说明噪声较大或信号强度较弱，可以适当增加激光功率，以提高信号强度和信噪比；反之则减少激光功率。

其中，根据所述点云距离确定激光雷达接收端进光量，即是通过点云距离来调整激光雷达接收端进光量，从而调整激光雷达的测距精度。

可以知道的，激光雷达的接收器灵敏度、接收器口径、环境光照等因素会影响激光雷达接收端的进光量。接收器灵敏度是指接收器能够接收到的最小光信号强度，接收器灵敏度越高，激光雷达接收端的进光量就越低，因为接收器可以接收到较弱的光信号，反之，如果接收器灵敏度较低，需要增加进光量以保证信号强度。接收器口径是指接收器接收激光束的直径大小，口径越大，接收器接收的光信号量就越大，因此可以减少进光量，以获得相同的信号强度；反之，如果口径较小，需要增加进光量以保证信号强度。环境光照是指激光雷达所处环境中的光照强度和光谱分布等因素，环境光照较强时，会对接收器的灵敏度产生干扰，导致信号强度降低，为了保证信号强度，需要增加进光量；反之，如果环境光照较弱，可以适当降低进光量以避免对接收器产生损伤。因此，可以通过以下方法来调整激光雷达接收端进光量：

比如，根据接收器灵敏度调整进光量：激光雷达接收器的灵敏度是指接收器能够接收到的最小光信号强度，如果点云距离较远，信号强度较弱，可以适当增加进光量，以提高信号强度，保证接收器能够正常接收到信号。又比如，根据接收器口径调整进光量：激光雷达接收器的口径是指接收器接收光束的直径大小，如果激光雷达的工作距离较远，需要增加进光量以保证信号强度，可以考虑增加接收器的口径，以提高接收器的接收效率。又比如，根据环境光照调整进光量：激光雷达的测量精度和可靠性可能会受到环境光照的影响，如果环境光照较强，会对接收器的灵敏度产生干扰，导致信号强度降低，此时可以适当增加进光量，以提高信号强度和信噪比，保证激光雷达的测量精度和可靠性。

其中，根据所述点云距离确定激光雷达接收的激光束的能量，即是通过点云距离来调整激光雷达接收的激光束的能量，从而调整激光雷达的测距精度。具体地，可以通过以下方法来调整激光雷达接收的激光束的能量，一种是，根据点云距离调整激光束的功率：激光束的功率直接影响到激光雷达接收到的信号强度，如果点云距离较远，信号强度较弱，可以适当增加激光束的功率，以提高信号强度，保证接收器能够正常接收到信号；反之，如果点云距离较近，可以适当减小激光束的功率，以避免接收器受到过高的信号强度。另一种是，根据点云距离调整激光束的脉冲宽度：激光脉冲的宽度也会影响到激光雷达接收到的信号强度，如果点云距离较远，可以适当增加激光脉冲的宽度，以提高信号强度；反之，如果点云距离较近，可以适当减小激光脉冲的宽度，以避免接收器受到过强的信号强度。需要说明的是，上述两种方式可以同时用于调整激光雷达接收的激光束的能量，也可以选择其中一种来调整激光雷达接收的激光束的能量。

本申请实施例提供了一种调整激光雷达测距精度的方法，主要通过调整激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量来改善点云质量，减少出现点云波动和畸变点云的情况，从而提高了激光雷达测距精度的准确性。

在一些实施例中，所述目标参数为所述激光功率，如图4所示，所述方法包括：

S201、获取激光雷达测距时对应的点云距离。

S202、根据获得的点云距离和预设的第一模型计算所述点云距离对应的激光功率。

其中，所述第一模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率，当所述点云距离小于第一预设距离阈值时，减小所述激光功率，当所述点云距离大于或等于所述第一预设距离阈值时，增大所述激光功率。

所述第一模型具体为：

；

其中，Power为激光功率，dis为点云距离，A、B、C、D为所述标定参数。可以将当前获得的点云距离输入至上述第一模型中，根据上述公式计算获得该点云距离对应的激光功率。

在本申请实施例中，通过对激光雷达的距离检测过程进行大量实验，发现在接收端盲区以后的距离（即大于800mm），随着该距离的增大，提高激光功率能够更好地识别远处的目标，近距离（即大于20mm且小于或等于800mm）的区域，随着激光功率的降低有助于改善近距离的点云波动。因此，根据数据统计值和分析结果，建立了上述第一模型。具体地，确定采样距离和靶材；根据所述采样距离，调节所述靶材对应激光功率，并获得使所述靶材测距误差最小时的激光功率，所述测距误差最小时的激光功率记录为标定激光功率；根据所述采样距离、所述标定激光功率以及第一公式，计算所述第一模型的标定参数；根据所述标定参数和所述第一公式确定所述第一模型。其中，所述第一公式即是上述第一模型对应的公式。

其中，为了能够让上述第一模型更能准确反映各个距离下与激光器功率的关系，采用三种靶材做相应的实验，三种靶材比如是：黑靶，白靶，晶格靶，按一定步长设置各标靶，每种材质靶的数量相同，在某个距离下，三种靶材到激光雷达的距离相等。如标定靶摆放的距离有：

45mm,50mm,60mm,80mm,100mm,200mm,300mm,400mm,500mm,600mm,

700mm,800mm,900mm,1000mm,2000mm,3000mm,4000mm,5000mm,6000mm,

7000mm,8000mm,9000mm,10000mm,12000mm。

对每个上述的预设距离，为均衡三种靶材测距误差，选择较为合适激光功率，因此在每个距离下各个靶材误差达到最小时，三种靶材对应的激光能量乘以相应的权重系数（比如，权重系数为黑靶:白靶:晶格=3:5:2）作为该距离下最终的激光功率值。

比如，在100mm这个距离，对黑靶调节激光功率，当黑靶测距误差最小时，记录该激光功率值，同理，对白靶和晶格靶也记录相应的激光功率值，故在100mm距离下最终确定输出的功率值为记录的黑靶、白靶、晶格靶的功率值分别乘以0.3、0.5、0.2再累和。因此，可得到各距离下相应的激光功率值，对每台激光雷达激光功率输出进行标定，采用上述第一模型对应的公式进行函数拟合模型，得出拟合参数A、B、C、D，从而确定最终的第一模型。

S203、根据所述激光功率调整所述激光雷达的测距精度。

在实际测量时，获取当前的点云距离，并输入点云距离至上述第一模型对应的公式，从而计算得到激光功率，并控制激光器的激光管输出该激光功率的大小。当点云距离发生改变时，根据第一模型动态调整激光管输出的激光功率，从而能够根据距离大小，自动调整激光功率，提高了激光雷达的测距精度。

在一些实施例中，所述目标参数为所述激光雷达接收端进光量，如图5所示，所述方法包括：

S301、获取激光雷达测距时对应的点云距离。

S302、根据获得的点云距离和预设的第二模型计算所述点云距离对应的进光量。

S303、根据所述进光量调整所述激光雷达的测距精度。

其中，所述第二模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光雷达接收端进光量，当所述点云距离小于第二预设距离阈值时，增大所述激光雷达接收端进光量。

当所述点云距离大于或等于所述第二预设距离阈值时，设置所述激光雷达接收端进光量为经验进光量。所述经验进光量指的是保证测距的最小光圈大小的经验值，即设置该经验值为进光量，此时能够得到最小的光圈大小。

其中，第二预设距离阈值指的是测距光路理论盲区距离。可以根据下述公式计算测距光路理论盲区距离，该公式为：

；

其中，dis0是测距光路理论盲区距离。baseline为基线长度。f为接收端镜片焦距。L为接收端传感器X轴方向长度，L为传感器水平方向的尺寸，传感器一般为APD/SPAD类型，尺寸量级一般在几百微米，其大小与成本、性能相关。

其中，所述第二模型是点云距离小于第二预设距离阈值时对应的模型，具体为：

；

其中，AS为激光雷达接收端进光量，dis为点云距离，P为标定参数，s为接收端镜筒尺寸，f为接收端镜片焦距，ASmin为所述经验进光量。其中，s具体为接收端为镜筒内径，可以理解为接收端为圆柱形通孔，该通孔连接透镜及传感器。ASmin与测距相关，一般以远距离测距效果为基准，ASmin最小不会小过发射端透镜出射面的光斑大小。

获取所述第二模型包括：获取测距光路理论盲区距离；根据所述测距光路理论盲区距离确定采样距离，其中所述采样距离小于或等于所述测距光路理论盲区距离；获取使测距时的光圈最小的经验进光量；确定目标靶材，并获取在所述目标靶材下使得测距精度值最高的标定光圈值；根据所述采样距离、所述经验进光量、所述标定光圈值以及第二模型对应的第二公式，计算所述第二模型的标定参数；根据所述标定参数和所述第二公式确定最终的所述第二模型。其中，第二公式即上述第二模型对应的公式。其中，采样距离即是当前测距获得的点云距离，将该点云距离与测距光路理论盲区距离进行大小比较，如果采样距离小于或等于测距光路理论盲区距离，则对应上述第二模型。否则，激光雷达接收端进光量即为上述Asmin。其中，标定值P的得出，从实验来看，光圈大小对黑靶影响很大，因此可以选择黑靶在各个距离下，调节光圈大小，当黑靶在各个距离下精度值最高时，则记录该距离下的光圈大小值；而后采用最小二乘法根据上述第二模型对应的公式拟合得出参数P。

请参阅图6和图7，本申请实施例根据点云距离调整激光雷达接收端进光量时，发现点云距离与激光雷达接收端的进光量的关系可如图6和图7所示，其中图6和图7的横坐标均表示距离，纵坐标均表示进光量。从数据的分布分析可知，在800mm的距离亮度出现拐点，该拐点为光斑刚好完全成像于传感器上的靶面距离，该距离值为光机参数与基线长度、接收端透镜焦距相关，图6的仿真光机模型基线长度约为9mm，接收端透镜焦距为11mm。在大于800mm的距离，随着距离的增加，进光量逐渐减少，这表明这此距离下，随着距离增大，激光能量衰减大，而大于200mm且小于800mm距离，光斑逐渐从传感器上慢慢挪出，因此进光量在减少，而到了200mm内距离，如图7所示，光斑从传感器上完全挪出，此时进光量为杂散光，进光量较低，光斑通过打在镜头内壁，造成多次反射。因此，可以知道的是，点云距离越近，所造成的进光量会稍有变大。

在近距离测距中，由于靶面距离过近而回光角度过大，并且传感器大小有限，经过接收端准直镜的测距光斑无法直接成像在传感面上。在非同轴方式的tof测距中，实际盲区会小于理论盲区，理论盲区内的测距光斑实际上是由回光在镜筒内壁多次反射而形成的，其光密度较低的缺陷造成近距离测距精度偏差及异常点云的出现。根据大量试验及数据统计，在激光雷达测距中，提高接收端进光量能有效提高近距离点云测距抖动的情况，因此，本申请实施例提供了上述第二模型，可以根据点云距离远近而自动调整接收端光圈大小，从而优化近距离测距精度。

在一些实施例中，所述目标参数为所述激光雷达接收的激光束的能量，如图8所示，所述方法包括：

S401、获取激光雷达测距时对应的点云距离；

S402、根据获得的点云距离和预设的第三模型计算所述点云距离对应的所述激光雷达接收的激光束的能量；

S403、根据所述激光束的能量调整所述激光雷达的测距精度。

在本申请实施例中，所述第三模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率和激光雷达接收端进光量，根据激光功率和所述激光雷达接收端进光量确定所述激光雷达接收的激光束的能量。即是将上述两个实施例的目标参数进行融合，具体的，第三模型为：

；

其中，Y是激光雷达接收的激光束的能量，m和n是标定参数，Power是激光功率，AS是激光雷达接收端进光量。

获取所述第三模型包括：确定不同采样距离范围对应的参考靶，并根据所述参考靶的精度的最优值确定激光雷达接收的激光束的标定能量；获取所述不同采样距离范围对应的激光功率和激光雷达接收端进光量；根据所述标定能量、所述激光功率、所述激光雷达接收端进光量以及第三模型对应的公式，计算所述第三模型的标定参数；根据所述标定参数和所述第三模型对应的公式确定最终的第三模型。

例如，在预设的各个点云距离下，比如点云距离区间为(20mm, 200mm]时，以晶格靶作为参考靶；点云距离区间为(200mm, 800mm]时，以白靶作为参考靶；点云距离区间为(800mm,12000mm]时，以黑靶作为参考靶。根据各个参考靶的精度的最优值，确定激光雷达接收的激光束的标定能量（即Y值），而Power，AS，为与根据点云距离建立的关系模型，因此Y与Power，AS的关系其实本质是与距离的函数关系。对上述三个点云距离区间分段分别采用最小二乘法求得相应的标定参数m，n。在实际测距时，识别点云数据中的点云距离测量值处于哪个距离区间，比如处于(200mm, 800mm]这个区间，则采用该区间对应的m，n确定激光功率、进光量，从而确定当前的Y值。需要说明的是，不同的点云距离区间，对应的m和n值可能不同也可能相同。此外，该点云距离区间划分为三个，仅作为一种示例，还可以根据具体应用场景划分不同的点云距离区间。

总体来说，本申请实施例的方法，可有效地改变因距离改变导致材质测距精度偏差、畸变点云等问题，这为激光雷达产品提供了自适应调节激光功率值、进光量大小的方案，并可提高激光雷达的测距精度。

在一个实施例中，如图9所示，提出了一种调整激光雷达测距精度的装置。该调整激光雷达测距精度的装置40包括：点云距离获取模块401和测距精度调整模块402。

点云距离获取模块401用于获取激光雷达测距时对应的点云距离。测距精度调整模块402用于根据所述点云距离确定目标参数，所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度，所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。

需要说明的是，上述调整激光雷达测距精度的装置可执行本申请实施例所提供的调整激光雷达测距精度的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在调整激光雷达测距精度的装置实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的调整激光雷达测距精度的方法。

在一个实施例中，如图10所示，提出了一种激光雷达。请参照图10，激光雷达101包括处理器1011、存储器1012，处理器1011、存储器1012通过线路连接，在图10所示的实施例中，处理器1011、存储器1012通过总线实现彼此之间的通信连接。

存储器1012用于存储软件程序、计算机可执行程序指令等。存储器1012可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据激光雷达101的使用所创建的数据等。

存储器1012可以是只读存储器(read-on1y memory，ROM) ，也可以是可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，也可以是随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM) ，也可以是可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，还可以是电可擦可编程只读存储器(e1ectrica11y erasab1e programmab1e read-on1y memory，EEPROM)，具体此处不做限定。

示例性的，前述存储器1012可以为双倍速率同步动态随机存储器DDRSDRAM (简称DDR)。该存储器1012可以独立存在，但与处理器1011相连。可选的，该存储器1012也可以和处理器1011集成于一体。例如，集成于一个或多个芯片之内。

在一些实施例中，存储器1012可选包括相对于处理器1011远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至激光雷达。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

处理器1011利用各种接口和线路连接整个激光雷达101的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1012内的软件程序，以及调用存储在存储器1011内的数据，执行激光雷达101的各种功能和处理数据，例如实现本申请任一实施例所述的方法。

处理器1011可以是现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，FPGA)、数字信号处理器(digita1 signa1 process，DSP)、中央处理器(centra1processing unit，CPU)等。

处理器1011可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器，例如，该处理器1011可以是由多个FPGA或多个DSP组成。此外，处理器1011可以指一个或多个装置、电路和/或用于处理数据(例如计算机程序指令)的处理核。该处理器1011可以是个单独的半导体芯片，也可以跟其他电路一起集成为一个半导体芯片，例如，可以跟其他电路(如编解码电路、硬件加速电路或各种总线和接口电路)构成一个片上系统(system-on-a-chip，SoC)，或者也可以作为一个特殊应用集成电路(app1ication specific integrated circuit，ASIC)的内置处理器集成在所述ASIC当中，该集成了处理器的ASIC可以单独封装或者也可以跟其他电路封装在一起。

本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，计算机存储介质存储有指令或程序，该指令或程序被一个或多个处理器执行，例如图10中的一个处理器1011，可使得上述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的调整激光雷达测距精度的方法。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机存储介质上的计算机程序，该计算机程序包括程序或指令，当程序或指令被激光雷达执行时，使激光雷达执行上述任一实施例的调整激光雷达测距精度的方法。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端（可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；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范围。

Claims (11)

1.一种调整激光雷达测距精度的方法，其特征在于，包括：

获取激光雷达测距时对应的点云距离；

根据所述点云距离确定目标参数，所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度，所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量；

所述激光功率是指激光雷达中激光发射器的发射功率；

其中，所述目标参数为所述激光雷达接收的激光束的能量，所述根据所述点云距离确定目标参数，包括：

根据获得的点云距离和预设的第三模型计算所述点云距离对应的所述激光雷达接收的激光束的能量；其中，所述第三模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率和激光雷达接收端进光量，根据激光功率和所述激光雷达接收端进光量确定所述激光雷达接收的激光束的能量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三模型的输入参数包括激光功率，所述方法还包括：

根据获得的点云距离和预设的第一模型计算所述点云距离对应的激光功率；其中，所述第一模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率，当所述点云距离小于第一预设距离阈值时，减小所述激光功率，当所述点云距离大于或等于所述第一预设距离阈值时，增大所述激光功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述第一模型；

所述获取所述第一模型包括：

确定采样距离和靶材；

根据所述采样距离，调节所述靶材对应激光功率，并获得使所述靶材测距误差最小时的激光功率，所述测距误差最小时的激光功率记录为标定激光功率；

根据所述采样距离、所述标定激光功率以及第一公式，计算所述第一模型的标定参数；

根据所述标定参数和所述第一公式确定所述第一模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述采样距离，调节所述靶材对应激光功率，并获得使所述靶材测距误差最小时的激光功率，包括：

获取多个采样距离，以及每一采样距离对应的至少一个靶材；

分别获取每一所述采样距离对应的至少一个靶材中，使每一所述靶材测距对应的距离误差最小的激光功率；

根据所述靶材的权重系数和每一所述靶材对应的误差最小的激光功率，计算获得所述靶材对应的采样距离的激光功率，所述采样距离的激光功率为所述采样距离的标定激光功率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三模型的输入参数包括激光雷达接收端进光量，所述方法还包括：

根据获得的点云距离和预设的第二模型计算所述点云距离对应的进光量；其中，所述第二模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光雷达接收端进光量，当所述点云距离小于第二预设距离阈值时，增大所述激光雷达接收端进光量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述第二模型；

所述获取所述第二模型包括：

获取测距光路理论盲区距离；

根据所述测距光路理论盲区距离确定采样距离，其中所述采样距离小于或等于所述测距光路理论盲区距离；

获取使测距时的光圈最小的经验进光量；

确定目标靶材，并获取在所述目标靶材下使得测距精度值最高的标定光圈值；

根据所述采样距离、所述经验进光量、所述标定光圈值以及第二公式，计算所述第二模型的标定参数；

根据所述标定参数和所述第二公式确定所述第二模型。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述点云距离大于或等于所述第二预设距离阈值时，所述方法还包括：

设置所述激光雷达接收端进光量为所述经验进光量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述第三模型；

所述获取所述第三模型包括：

确定不同采样距离范围对应的参考靶，并根据所述参考靶的精度的最优值确定激光雷达接收的激光束的标定能量；

获取所述不同采样距离范围对应的激光功率和激光雷达接收端进光量；

根据所述标定能量、所述激光功率、所述激光雷达接收端进光量以及第三公式，计算所述第三模型的标定参数；

根据所述标定参数和所述第三公式确定所述第三模型。

9.一种调整激光雷达测距精度的装置，其特征在于，包括：

点云距离获取模块，用于获取激光雷达测距时对应的点云距离；

测距精度调整模块，用于根据所述点云距离确定目标参数，所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度，所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量；

所述激光功率是指激光雷达中激光发射器的发射功率；

其中，所述目标参数为所述激光雷达接收的激光束的能量，所述测距精度调整模块具体用于：

根据获得的点云距离和预设的第三模型计算所述点云距离对应的所述激光雷达接收的激光束的能量；其中，所述第三模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率和激光雷达接收端进光量，根据激光功率和所述激光雷达接收端进光量确定所述激光雷达接收的激光束的能量。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括：

至少一个处理器和存储器；

所述存储器与所述处理器耦合，所述存储器用于存储指令或程序，当所述指令或程序被所述至少一个处理器执行时，使所述至少一个处理器执行如权利要求1-8任一项所述的方法。

11.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有指令或程序，当所述指令或程序被激光雷达执行时，使所述激光雷达执行如权利要求1-8任一项所述的方法。