CN117630861A - 激光雷达的探测方法及应用其的激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光雷达的探测方法，包括：对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测；其中，在再次探测中，对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。本发明按照第一分辨率进行一次或者多次扫描得到点云，对点云进行分析后定位至少一个感兴趣区域，对该至少一个感兴趣区域，同步一次性地进行更精细更高分辨率的扫描，真正实现对雷达视场范围内的多个、相互独立的感兴趣区域实现实时、动态的跟踪，同时还保持着对非感兴趣区域的扫描，从而应对瞬息万变的环境并且不留探测死角。

Description

激光雷达的探测方法及应用其的激光雷达
技术领域
本公开涉及光电探测领域，尤其涉及一种激光雷达的探测方法及应用其的激光雷达。
背景技术
激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、抗有源干扰能力强、体积小、质量轻等优点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。作为一种三维测量系统，激光雷达通过采集的点云实现对测量的视场(FOV，Field of View)的三维测量覆盖。基于时间飞行法(Time of Flight，ToF)的多通道激光雷达，适合于要求扫描大视场并且获取高密度点云的情况。
在自动驾驶领域，激光雷达的视场范围内会进一步分为需要高度关注的区域或者称为感兴趣区域(ROI，Region of Interests)，比如沿着行驶路径向前的区域。
当前，如何实现对雷达视场范围内的多个、相互独立的感兴趣区域实现实时、动态、无死角的跟踪，是亟需解决的问题。另外，当激光雷达的硬件参数确定之后，如何更有效地利用数据处理性能以实现雷达性能的最大化，是业界一直在努力追求的方向。
背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
发明内容
有鉴于现有的一个或多个缺陷，本发明提供一种激光雷达的探测方法，包括：
对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；
当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测；
其中，在再次探测中，对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
根据本发明的一个方面，所述探测方法还包括：当根据所述第一分辨率的点云选定多个感兴趣区域时，所述多个感兴趣区域互相不重叠。
根据本发明的一个方面，所述探测方法还包括：所述多个感兴趣区域的第二分辨率不同。
根据本发明的一个方面，所述探测方法还包括：根据所述点云，追踪所述第一视场范围内物体的变化，并相应地动态调整感兴趣区域和其它区域。
根据本发明的一个方面，其中所述第一视场范围被划分为可激活区域与非可激活区域，所述可激活区域为可进行第二分辨率探测的区域，所述非可激活区域为可进行第三分辨率探测的区域，所述探测方法还包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述可激活区域的视场进行第二分辨率的探测。
根据本发明的一个方面，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的部分进行第二分辨率探测，所述探测方法包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域至少部分重叠的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对有重叠的子区域的视场进行第二分辨率的探测，对没有重叠的子区域的视场和所述非可激活区域的视场进行第三分辨率的探测。
根据本发明的一个方面，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的一个进行第二分辨率探测，所述探测方法包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述重叠面积最大的子区域的视场进行第二分辨率的探测。
根据本发明的一个方面，所述探测方法还包括：根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，不同的扫描模式对应激活不同的区域。
根据本发明的一个方面，所述探测方法还包括：根据所选定的感兴趣区域的变化，激活相匹配的扫描模式。
根据本发明的一个方面，其中所述第一视场范围为可一次性探测的视场范围。
根据本发明的一个方面，其中所述分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率。
根据本发明的一个方面，其中所述激光雷达还包括多个激光器及转镜，所述转镜适于进行水平视场的扫描，所述探测方法还包括：
通过控制所述转镜在水平视场内的转速，调整水平分辨率；和/或
通过控制所述多个激光器的发光间隔时长，调整水平分辨率。
根据本发明的一个方面，其中所述激光雷达还包括多个激光器及多个探测器，所述多个激光器和所述多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道对应一个垂直子视场，所有的探测通道构成所述激光雷达的垂直视场，所述探测方法还包括：通过选通预设间隔的激光器，调整垂直分辨率。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的探测方法。
本发明还涉及一种激光雷达，包括：
多个激光器，配置为发射探测光束；
多个探测器，配置为接收所述探测光束经目标物反射的回波信号；和
控制器，所述控制器与所述多个激光器和所述多个探测器连接，配置成：
控制激光器对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；
当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测；
其中，在再次探测中，控制激光器对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，控制激光器对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
根据本发明的一个方面，当根据所述第一分辨率的点云选定多个感兴趣区域时，所述多个感兴趣区域互相不重叠。
根据本发明的一个方面，其中所述多个感兴趣区域的第二分辨率不同。
根据本发明的一个方面，其中所述控制器还配置成：根据所述点云，追踪所述第一视场范围内物体的变化，并相应地动态调整感兴趣区域和其它区域。
根据本发明的一个方面，其中所述第一视场范围被划分为可激活区域与非可激活区域，所述可激活区域为可进行第二分辨率探测的区域，所述非可激活区域为可进行第三分辨率探测的区域，其中所述控制器还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述可激活区域的视场进行第二分辨率的探测。
根据本发明的一个方面，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的部分进行第二分辨率探测，其中所述控制器还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域至少部分重叠的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对有重叠的子区域的视场进行第二分辨率的探测，对没有重叠的子区域的视场和所述非可激活区域的视场进行第三分辨率的探测。
根据本发明的一个方面，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的一个进行第二分辨率探测，其中所述控制器还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述重叠面积最大的子区域的视场进行第二分辨率的探测。
根据本发明的一个方面，其中所述控制器还配置成：根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，不同的扫描模式对应激活不同的区域。
根据本发明的一个方面，其中所述控制器还配置成：根据所选定的感兴趣区域的变化，激活相匹配的扫描模式。
根据本发明的一个方面，其中所述第一视场范围为可一次性探测的视场范围。
根据本发明的一个方面，其中所述分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率。
根据本发明的一个方面，其中所述激光雷达还包括转镜，所述转镜适于进行水平视场的扫描，其中所述控制器还配置成：
通过控制所述转镜在水平视场内的转速，调整水平分辨率；和/或
通过控制所述多个激光器的发光间隔时长，调整水平分辨率。
根据本发明的一个方面，其中所述多个激光器和所述多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道对应一个垂直子视场，所有的探测通道构成所述激光雷达的垂直视场，其中所述控制器还配置成：通过选通预设间隔的激光器，调整垂直分辨率。
本发明按照第一分辨率进行一次或者多次扫描得到点云，对点云进行分析后定位至少一个感兴趣区域，对该至少一个感兴趣区域，同步一次性地进行更精细更高分辨率的扫描，真正实现对雷达视场范围内的多个、相互独立的感兴趣区域实现实时、动态的跟踪，同时还保持着对非感兴趣区域的扫描，从而应对瞬息万变的环境并且不留探测死角。
附图说明
构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1a示出了本发明一个实施例的激光雷达垂直视场示意图；
图1b示出了本发明一个实施例的激光雷达水平视场示意图；
图2示出了本发明一个实施例的激光雷达的探测方法流程图；
图3示出了本发明一个实施例的激光雷达的探测方法示意图；
图4a示出了本发明一个实施例的感兴趣区域、可激活区域、非可激活区域的示意图；
图4b示出了本发明一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的多个相邻子区域的示意图；
图4c示出了本发明一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的多个分开的子区域的示意图；
图4d示出了本发明另一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的多个分开的子区域的示意图；
图5a-5c示出了本发明一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的单次被激活子区域的示意图；
图6示出了本发明另一个实施例的扫描模式的示意图；
图7a示出了本发明一个应用了上述探测方法的激光雷达的光路的示意图；
图7b示出了图7a中的收/发器件布局示意图；
图7c示出了本发明一个实施例的激光器发光示意图，
图8a示出了本发明一个实施例的探测通道在发射端的配置示意图；
图8b示出了图8a的探测通道在接收端的配置示意图；
图9示出了本发明一个实施例的激光雷达的模块示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
图1a示出了本发明一个实施例的激光雷达垂直视场示意图，激光雷达的多个激光器在纵向上排布，并且按照一定的时序进行发光，经过发射透镜(组)对所发出的光进行准直等处理后，从激光雷达出射的时候，分别指向不同的垂直方向。为了描述方便，可以把负责一定垂直角度范围扫描的收发器件定义为一个通道，，垂直视场为激光雷达在垂直方向上可以探测的总的角度范围，所有的通道对应的垂直角度范围之和整体共同构成激光雷达的垂直视场。在图1a中，示出了n个通道/线束，n可以为16或者32或者40或者64或者128或者更多或者更少，垂直视场为(x+y)°，涵盖-x°～+y°的角度范围，由所有通道的垂直角度共同构成。其中，最上方的激光器的垂直方向角为+y°(+表示相对于水平面往上)，也即负责y°方位的距离探测，最下方的激光器的垂直方向角为-x°，也即负责往下x°方位的距离探测。在具体实施中，实际激光雷达的垂直视场范围比如可以为40°，可以为100°，也可以为其他数值。
图1b示出了本发明一个实施例的激光雷达水平视场示意图，图中为激光雷达在水平方向的剖视图，水平方向一般是垂直于雷达旋转轴的方向，雷达在转动部件如电机的驱动下，或者通过转镜或者振镜或者MEMS或者液晶等方式，可以完成对整个水平视场的扫描。水平FOV为激光雷达在水平方向上可以探测的角度范围，例如机械式激光雷达旋转一周为360°，则水平FOV为360°。激光雷达输出的点云图像中，与旋转轴垂直的水平面上相邻两个探测点之间的夹角为水平角分辨率。在图1b中雷达的横截面为圆形，本发明不限于此，雷达的横截面也可以为其它形状，例如，长方形。并且，旋转轴(或旋转部件)可以设置于雷达的中心，也可以设置在偏左边或偏右边的位置，都在本发明的保护范围内。
垂直FOV和水平FOV共同构成激光雷达的视场范围。本发明的探测方法不仅适用于机械式激光雷达，同样适用于固态激光雷达以及半固态激光雷达。以固态激光雷达为例，其水平视场通常小于360度，例如为120度，包括多个激光器和多个探测器，构成多个探测通道。
本发明提供一种激光雷达的探测方法，包括：对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；当根据点云选定至少一个感兴趣区域时，对第一视场范围再进行至少一次探测；其中，在再次探测中，对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，对其它区域的视场按照第三分辨率探测，第二分辨率高于第一分辨率，第三分辨率不高于第一分辨率，第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。本发明按照第一分辨率进行一次或者多次扫描得到点云，对点云进行分析后定位感兴趣区域，例如几个车，然后对每个车的区域，进行更精细更高分辨率的扫描，真正实现对雷达视场范围内的多个、相互独立的感兴趣区域实现实时、动态的跟踪，亦即支持同步锚定及跟踪多个感兴趣区域。为了锚定，移动上不只是水平或者垂直方向，还可以任意动态配置。同时还保持着对非感兴趣区域的扫描，从而应对瞬息万变的环境并且不留探测死角。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图2示出了本发明一个实施例的激光雷达的探测方法流程图，探测方法10包括步骤S11-S12，具体如下：
在步骤S11：对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云。
第一视场范围可以为激光雷达的水平视场和垂直视场共同构成的最大视场，也可以设置成小于该最大视场的一个范围。分辨率可以指激光雷达相邻两个探测点之间的角度间隔，分为水平角度分辨率和垂直角度分辨率。相邻探测点之间的角度间隔越小，对目标物细节分辨能力越强。以第一分辨率对第一视场范围进行探测，获取至少一帧点云。其中，关于水平角度分辨率和垂直角度分辨率下文将进一步介绍。
在步骤S12：当根据点云选定至少一个感兴趣区域时，对第一视场范围再进行至少一次探测。其中，在再次探测中，对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
在具体实施中，当激光雷达的数据的使用对象至少获得一帧点云后，大概知悉雷达的FOV范围内的障碍物情况，结合当时的应用场景，进而可能有不同的信息获取诉求，因此对应可能选定多个不同的感兴趣区域，而为了在有限的硬件下，最大化发挥雷达的功能和潜力，则对于不同的区域，可以有不同的分辨率，比如对感兴趣的区域，期望其分辨率可以被提高，而整个FOV内的除了感兴趣区域之外的区域，可能期望其分辨率维持或者降低。为了描述方便，此文中，我们把感兴趣的区域内的点云分辨率称作第二分辨率，把除了感兴趣区域之外的区域的点云分辨率称作第三分辨率。
将在步骤S11获取的至少一帧点云提供给激光雷达的数据的使用对象，由激光雷达的数据的使用对象选定感兴趣区域；或者提供给上层控制系统，由该上层控制系统选定感兴趣区域。本发明不对做出选定感兴趣区域的操作者进行限定。感兴趣区域的大小可以小于或等于第一视场范围，感兴趣区域的数量可以为一个或多个，感兴趣的区域相对彼此可以连续相接甚至部分重叠，也可以完全分离开。本发明中，“激光雷达的数据的使用对象”不局限于与车辆的驾驶员或者其他操作人员，也包括使用激光雷达的点云数据的其他电子设备、软件程序、或者软硬件或者整体的ADAS解决方案的组合。例如在高级驾驶辅助系统中，处理单元在获得了激光雷达的点云之后，可以再结合各种其他信息后实时决策具体的感兴趣区域。根据本发明的一个实施方式，可以通过点云的轮廓、点的反射率、距离来识别具有人或者特定物体的区域作为感兴趣区域，也可以通过神经网络对点云进行处理，从而识别出对自动驾驶决策有意义的障碍物所在的区域以作为感兴趣区域，这些都在本发明的保护范围内。
在选定感兴趣区域后，对第一视场范围再进行至少一次探测。其中，一次探测是指激光器发光、对应的探测器都完成接收以及后续对接收到的光电信号进行处理的全部过程。在每次探测中，可以选择部分激光器发光，也可以选择全部的激光器均发光。激光器可以逐个轮巡发光或者多个在一起并行发光，都在本发明的保护范围内。
在选定感兴趣区域后，第一视场范围即被分成感兴趣区域及其它区域，其中，感兴趣区域为重点关注区域，为进行更精细的扫描，应采用更高的分辨率进行探测；其它区域为非重点关注区域(相对于感兴趣区域而言)，可以沿用之前探测时采用的分辨率或者以更低的分辨率进行探测。所述更高的分辨率或更低的分辨率为相对概念，由于第一分辨率包括第一水平分辨率和第一垂直分辨率，因此可以是相对于第一水平分辨率更高或者更低，也可以是相对于第一垂直分辨率更高或者更低，也可以相对于水平和垂直分辨率都更高或者更低。例如，在再次探测中，保持水平分辨率不变，对感兴趣区域的视场按照大于第一垂直分辨率的第二垂直分辨率进行探测，对其它区域的视场按照小于等于第一垂直分辨率的第三垂直分辨率进行探测。关于如何调整水平分辨率和垂直分辨率，下文将进一步介绍。
综上所述，本实施例在多次探测中均针对第一视场范围，不同之处在于分辨率的变化。亦即，在步骤S11以较低的第一分辨率进行探测，根据第一分辨率点云选定感兴趣区域，该“第一分辨率”可以保证“看到”物体，而无需“看清”物体。在步骤S12对感兴趣区域以较高的第二分辨率进行探测，以实现更精细更高分辨率的扫描，亦即“看清”物体，而对其它区域以第一分辨率或者更低的第三分辨率进行探测，以实现无死角探测。本实施例无需切换视场范围，在再次探测获得的一帧点云中，即可对选定的感兴趣区域进行更精细更高分辨率的扫描，同时还保持着对非感兴趣区域的扫描，从而应对瞬息万变的环境。另外，由于近对特定感兴趣区域进行更精细更高分辨率的扫描，因此可以适当减少探测数据量，降低对于硬件的要求。如果在其它区域突然出现感兴趣的物体，探测方法10可以接受重新选定的感兴趣区域或者至少同时“看到”而非漏掉这些区域的物体，并锚定及跟踪新的感兴趣区域。
根据本发明的一个优选实施例，探测方法10还包括：当根据第一分辨率的点云选定多个感兴趣区域时，多个感兴趣区域互相不重叠。
图3示出了本发明一个实施例的激光雷达的探测方法示意图，在(a)图中，对第一视场范围进行一次或多次探测，以获取第一分辨率的点云。根据第一分辨率点云选定两个感兴趣区域：如(c)图所示，包括人的感兴趣区域1和包括猫的感兴趣区域2。两个感兴趣区域相互不重叠，从而在一次探测中(FOV未改变或者调整)实现对两个感兴趣区域的独立的、精细的扫描。本实施例与一些其他技术的区别在于：在其他技术中，如果选定了两个感兴趣区域，则需要将全视场范围分别缩小到两个感兴趣区域的大小，分别地逐个对两个感兴趣区域进行一一扫描，亦即将视场范围先缩小并对准感兴趣区域1进行探测后，之后再对准或者把该次扫描的全FOV缩小到感兴趣区域2进行探测，换言之，就是先确定1个感兴趣区域1，将全FOV缩小到这个感兴趣区域，进行精细化扫描；然后又确定了另外1个感兴趣的区域2，再将全FOV缩小到这个区域2，再进行了一次扫描。
如果在两次探测中出现物体的移动，就无法实现实时、动态跟踪，而本实施例可以实现同步一次性探测，既避免了将两个物体划分为较大的感兴趣区域而无法实时、动态跟踪每个物体，也避免了视场切换过程中出现探测死角或者错过某些障碍物。关于一次性探测下文将进一步介绍。
根据本发明的一个优选实施例，探测方法10还包括：在再次探测过程中，对于多个感兴趣区域采用不同的分辨率，即多个感兴趣区域的第二分辨率不同。
继续参考图3，对第一视场范围进行一次或多次探测，如(a)图所示，获取第一分辨率的点云，其中，第一视场范围由水平视场和垂直视场组成，白点表示点云中的点(此处只是示例，并不严格对应光斑的形状及大小)，进而第一视场范围内的虚线密度示例性的表示分辨率的大小。根据第一分辨率的点云可以接着选定感兴趣区域，或者根据第一分辨率的点云来选定感兴趣的物体，由激光雷达或者上层的系统计算并确定物体所占的区域，作为感兴趣区域，这些都在本发明的保护范围内。
在本实施例中，参考(b)图，为了更方便的描述感兴趣区域的选定和相应精细化扫描时点云分辨率的改变，我们将第一视场范围按M行*N列分成若干个子视场(每个子视场例如可对应于一个或多个探测通道)，例如整个FOV包括子视场FOV1_1、子视场FOV1_2、子视场FOV1_3、子视场FOV1_4、子视场FOV1_5…子视场FOVM_N，其中水平视场的跨度等于横向的从子视场FOV1_1到子视场FOV1_X的长度，X∈(1，N)，垂直视场的跨度等于纵向的从子视场FOV1_1到子视场FOVY_1的长度，Y∈(1，M)。根据第一分辨率点云选定两个感兴趣区域，其中感兴趣区域1对应子视场FOV2_2、子视场FOV2_3、子视场FOV3_2以及子视场FOV3_3；感兴趣区域2对应子视场FOV1_N-1、子视场FOV2_N-1。此处，子视场的数量和位置仅为示例性说明。在具体实施中，感兴趣区域的大小和数量以及相互关系均可以与图3中不同，比如可以有1个感兴趣区域，也可以有3个甚至更多的感兴趣区域；感兴趣区域的范围可以相对于图3中示出的更大或者更小；多个感兴趣区域彼此可以相互完全分开或者有部分重叠。需要说明的是，在(b)图，各个子视场区域彼此直接相邻，并不存在缝隙，此处只是为了方便直接地说明本申请的发明所在，但在实际实施中，各子视场可以在水平/垂直有一定的间隙。
在再次探测中，如(c)图所示，对感兴趣区域1和感兴趣区域2按照更高的第二分辨率进行探测，从虚线的密度或者相邻白点之间的间隔，可以看出第二分辨率要大于第一分辨率，因为感兴趣区域1和感兴趣区域2的内的分辨率大于其它区域的分辨率，另外，其它区域和感兴趣区域1和感兴趣区域2均在1个扫描视场内(还是水平视场和垂直视场)，通过对这个扫描视场的再次扫描获得整个视场的点云，无需切换视场，从而也即实现对多个彼此相互分离开的感兴趣物体的同步的、精细的扫描，且同时对其它区域(也即非感兴趣区域)也保持了扫描，故不会因为切换视场而错过任何障碍物，也不会无法探测到其他区域内的障碍物。
在具体实施中，对感兴趣区域1探测的第二分辨率与对感兴趣区域2探测的第二分辨率也可以不相同，但均大于第一分辨率。
例如在车辆行驶过程中，更关注出现在车辆正前方的人，因此在再次探测中，对感兴趣区域1可以按照较高的第二分辨率RH进行探测，而出现在车辆侧前方的猫咪影响较小，因此在再次探测中，对感兴趣区域2按照第二分辨率RL进行探测，RL＜RH。另外，还可以对整个视场范围内的其它区域保持第一分辨率(或者按照更低的第三分辨率)进行探测，以求不留探测死角的同时，还可以降低雷达的功耗。例如可以按照感兴趣区域距离激光雷达的远近来动态调整适用于不同感兴趣区域的第二分辨率，距离激光雷达较近的感兴趣区域，对应的第二分辨率可高于距离激光雷达较远的感兴趣区域的第二分辨率。或者可以根据感兴趣区域中的物体类型来设置不同的第二分辨率。
根据本发明的一个优选实施例，探测方法10还包括：根据点云，追踪第一视场范围内物体的变化，并相应地动态调整感兴趣区域和其它区域。
继续参考图3，例如，对第一视场范围进行第一次探测，获取一帧第一分辨率的点云；当根据该帧点云选定两个感兴趣区域时，其中感兴趣区域1对应子视场FOV2_2、子视场FOV2_3、子视场FOV3_2以及子视场FOV3_3，感兴趣区域2对应子视场FOV1_N-1、子视场FOV2_N-1；在对第一视场范围进行再次(第二次)探测时，由于人和猫均未移动，感兴趣区域对应的子视场不变，可以“看清”完整的人和猫；在对第一视场范围进行第三次探测时，可能由于猫的快速移动，而超出了其对应的子视场，为了不丢失感兴趣的物体，就可以追踪该物体的变化，例如根据前两次的点云预测物体的移动方向和/或移动速度，从而可以动态调整感兴趣区域，锚定及跟踪该物体。又例如，猫在持续移动后超出了第一视场范围，则感兴趣区域2消失，仅剩感兴趣区域1。其它区域为第一视场范围内除去感兴趣区域后的区域，在调整感兴趣区域的同时，也相当于调整了其它区域。
综上所述，探测方法10可以追踪相互不重叠的多个感兴趣区域，并在一次全视场探测中以不同或者相同的第二分辨率对多个感兴趣区域分别探测，实现对多个感兴趣区域的实时、动态、不同精细度的跟踪，且同时还保持对其它区域(整个视场范围内除了感兴趣区域之外的区域)的探测，因此可以不遗漏障碍物，帮助车辆应对从这些区域内突然出现的物体。在工程实践中，为了平衡成本和效率，降低所消耗的算力以及对硬件和算法的要求，可以预设多个区域，将选定的感兴趣区域与预设的可激活区域进行比较，选出匹配的预设区域进行追踪。以下通过实施例进一步介绍。
根据本发明的一个优选实施例，其中把雷达整个一次可扫描的视场划分为可激活区域(可以进行精细化扫描)与非可激活区域(不可以进行精细化扫描)，可激活区域为可进行第二分辨率探测的区域，非可激活区域为可进行第三分辨率探测的区域。对于不同的雷达以及不同的方向，进行更精细化扫描的方式可以不同。比如针对旋转和半固态式的产品，垂直方向的最高分辨率与相邻通道之间的最小间距有关，水平分辨率与雷达转子或者转镜等转动部件的转速以及激光器发射的频次有关，如果需要提高其中一个方向上扫描的精度，则改变至少之一的影响因素。又比如对MEMS或者振镜架构的雷达，由于这些微动部件既可以在水平方向又可以在垂直方向上扫描，则可以通过改变水平或者垂直上的扫描频率来实现对应方向上扫描的精度。
探测方法10还包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，对第一视场范围再进行至少一次探测，对可激活区域的视场或者重叠部分(阴影)的视场进行第二分辨率的探测。
图4a示出了本发明一个实施例的感兴趣区域、可激活区域、非可激活区域的示意图，最大的矩形框代表第一视场范围或者说雷达一次探测达到的全视场范围，横向是水平视场，纵向是垂直视场，中间的矩形框为可激活区域，两个矩形框之间的区域为非可激活区域。例如，在高级驾驶辅助系统ADAS应用场景中，通常更关注正前方区域，因此将第一视场范围的中心区域预设为可激活区域，如果实际选定的感兴趣区域与可激活区域匹配，例如落在可激活区域内，则对可激活区域按照第二分辨率进行更精细的扫描，对非可激活区域按照第三分辨率进行较为粗略的扫描。在对感兴趣区域内的物体进行追踪时，只要感兴趣区域没有完全脱离可激活区域(即部分重叠)，就无需进行区域调整，从而减少算力，提高效率。如果实际选定的感兴趣区域与可激活区域不匹配(即选定的感兴趣区域不与任何可激活区域重叠的情形，结合图4a，即感兴趣区域完全落到非可激活区域中的情形)，则需要预设更多可激活区域，以便于选出与感兴趣区域匹配的可激活区域，或者切换至与移动后的感兴趣区域匹配的可激活区域。预设多个可激活区域可更精确的锚定和追踪物体。
根据本发明的一个优选实施例，其中可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择多个子区域中的部分子区域进行第二分辨率探测，探测方法10包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，在再次探测中激活与所选定的感兴趣区域至少部分重叠的子区域，对第一视场范围再进行至少一次探测，对有重叠的子区域的视场进行第二分辨率的探测，对没有重叠的子区域的视场和非可激活区域的视场进行第三分辨率的探测。
图4b示出了本发明一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的多个相邻子区域的示意图，最大的矩形框代表第一视场范围，横向是水平视场，纵向是垂直视场，与图4a实施例不同之处在于：其中的可激活区域被划分为多个子区域。例如，在高级驾驶辅助系统ADAS应用场景中最关注正前方区域，如可激活区域，本实施例将该区域进一步细分为多个子区域：子区域1、子区域2、子区域3以及子区域4，如图4b所示。例如，在车辆行驶过程中，选定的感兴趣区域与子区域1部分重叠，对第一视场范围再进行探测时，对子区域1的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及没有与感兴趣区域重叠的子区域2-4以第三分辨率(或第一分辨率)进行探测；随着车辆与物体之间的距离变化，动态调整后的感兴趣区域与子区域1不再重叠，而与子区域2以及子区域3部分重叠，则对第一视场范围再进行探测时，对子区域2以及子区域3的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及子区域1和4以第三分辨率(或第一分辨率)进行探测。
根据本发明的一个优选实施例，其中可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择多个子区域中的一个进行第二分辨率探测，探测方法10包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，对第一视场范围再进行至少一次探测，对重叠面积最大的子区域的视场进行第二分辨率的探测。
继续参考图4b，前一实施例不同之处在于：将可激活区域被划分为多个子区域，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，该子区域的点云密度相对其它子区域的点云密度最高。例如，在车辆行驶过程中，选定的感兴趣区域与子区域1部分重叠，对第一视场范围再进行探测时，对子区域1的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及子区域2-4以第三分辨率进行探测；随着车辆与物体之间的距离变化，动态调整后的感兴趣区域与子区域1不再重叠，而与子区域2以及子区域3部分重叠，通过进一步比较，与子区域2的重叠面积最大，则对第一视场范围再进行探测时，对子区域2的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及子区域1、3和4以第三分辨率进行探测。
图4c示出了本发明一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的多个分开的子区域的示意图，与图4b实施例不同之处在于：其中的可激活区域被划分为多个分开的子区域。图4c仅为示例性说明，本实施例不对子区域的大小、覆盖范围、数量或子区域间的相对位置进行限定。例如，在车辆行驶过程中，选定的感兴趣区域与子区域1部分重叠，对第一视场范围再进行探测时，对子区域1的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及子区域4以第三分辨率进行探测；随着车辆与物体之间的距离变化，动态追踪感兴趣区域，在某一时刻，感兴趣区域与子区域4重叠，则对第一视场范围再进行探测时，对子区域4的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域和子区域1以第三分辨率进行探测。
图4d示出了本发明另一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的多个分开的子区域的示意图，与图4c实施例不同之处在于：其中的可激活区域被划分为多个分开、且大小不同的子区域。图4c仅为示例性说明，本实施例不对子区域的大小、覆盖范围、数量或子区域间的相对位置进行限定。例如，在车辆行驶过程中，选定的感兴趣区域与子区域1部分重叠或者重叠面积最大，对第一视场范围再进行探测时，对子区域1的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及子区域4以第三分辨率进行探测；随着车辆与物体之间的距离变化，动态追踪感兴趣区域，在某一时刻，感兴趣区域与子区域4重叠，则对第一视场范围再进行探测时，对子区域4的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域和子区域1以第三分辨率进行探测。
以上通过实施例对预设可激活区域以及将可激活区域细分为多个子区域进行了介绍，可以节省根据选定的感兴趣区域定位需追踪的区域的算力，降低系统功耗。但是，在多个子区域间进行切换时，还可以预设多个扫描模式，以进一步节省算力，提高效率。以下进一步介绍。
根据本发明的一个优选实施例，探测方法10还包括：根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，不同的扫描模式对应激活不同的区域。
图5a-5c示出了本发明一个实施例的非可激活区域、可激活区域中的单次被激活子区域的示意图，最大的矩形框代表单次扫描可达到的全视场范围，横向是水平视场，纵向是垂直视场，其中的虚线框内为可激活区域，也即可以进行分辨率更高的扫描的区域；相对更小的实线矩形框为单次被激活的子区域，也即在一次扫描中，可激活的区域中可以真正被激活的子区域，一旦被激活，则进行更高分辨率的扫描；最大的矩形框与虚线矩形框之间的区域为非可激活区域，也即不可以进行大于第一分辨率的扫描的区域。
例如，在高级驾驶辅助系统ADAS应用场景中最关注正前方区域，如虚线矩形框所示的区域，本实施例将该区域进一步细分为多个可被激活的子区域，如图5a示出的单次被激活子区域1，图5b示出的单次被激活子区域2以及图5c示出的单次被激活子区域3。优选地，按照移动方向，从垂直视场的上方至下方依次排列。例如，在车辆行驶过程中，选定的感兴趣区域与车辆的距离越来越近时，可以匹配该扫描模式，选定的感兴趣区域依次与单次被激活子区域1-3部分重叠，对第一视场范围进行再次探测时，可依次对单次被激活子区域1-3的视场以第二分辨率进行探测，对非可激活区域以及可激活区域内当前单次被激活子区域之外的其他区域以第三分辨率进行探测。单次被激活子区域设置的数量越多，每个子区域覆盖的视场越小，移动步长越小，越能与选定的感兴趣区域精细匹配。其中，子区域的移动方向可根据实践数据设置，多个子区域的大小、覆盖范围、移动方向和移动步长都可以不相同。
图6示出了本发明另一个实施例的扫描模式的示意图，作为一个变形实施例，只有一个可激活区域，该可激活区域可在第一视场范围内游走，如箭头方向所示，可以横向移动，也可以纵向移动，或者任意方向移动。从而根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，在工程上可以自由配置，与之前的实施例不同之处在于：从匹配可激活区域或子区域变为匹配扫描模式，简化了控制时序，在工程应用上效率更高。
根据本发明的一个优选实施例，探测方法10还包括：根据所选定的感兴趣区域的变化，激活相匹配的扫描模式。
例如，可以定义扫描模式的index编号，亦即可激活区域移动的所有可能选项的号码。例如，可以有九种扫描模式，每种扫描模式下可激活区域覆盖的视场范围不一样，分别命名为index 0-8。进而只需要和用户协商好每种模式下的参数，用户就可以根据需要，确定感兴趣的物体或者选定感兴趣区域，然后指定某个index i(i∈0-8)来控制可激活区域的移动。
在一些实施例中，雷达可以接收在9个index中随意切换，比如在第一轮扫描中选择index 0，获取到点云后，根据点云选定的感兴趣区域，位于index 8所覆盖的可激活区域范围附近(与该可激活区域至少部分重叠)，也就是若采用index 8的模式，可以最大化覆盖感兴趣区域，则在第二轮扫描中，可以切换至index 8。该实施例中进行的切换是移动步长的切换，所述第一轮扫描和第二轮扫描均指对第一视场范围完成一次探测。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述第一视场范围为可一次性探测的视场范围。
一次探测即可完成对第一视场范围的扫描，是本发明与相关技术的区别特征之一。亦即，无需做视场的切换或者改变，雷达直接在第一视场范围的扫描过程中，既实现对多个感兴趣区域的精细化扫描，也会实现对其它区域的相对粗略化的扫描。
有些振镜款的雷达声称可以实现感兴趣区域的跟踪，其具体操作方式是：把振镜的FOV变小到与某一个感兴趣区域的大小相匹配，比如本身振镜扫描的FOV为水平25°+垂直30°，为了对某隔感兴趣区域进行扫描，把FOV缩小至水平5°+垂直6°，然后只在该变小的FOV内扫描，增加频率来实现精细扫描。这样的结果就是：1、每次扫描只能关注1个物体，只对该物体对应的1个区域进行精细扫描，如果有2个甚至多个感兴趣区域，那就需要执行多次扫描，才能最终对这些感兴趣区域均实现精细扫描；2、在对感兴趣区域进行精细扫描的同时，其它区域不会被扫描，因为FOV已被缩小至将其它区域排除出扫描范围。因此，本发明与振镜款雷达的区别至少有两点：1、可以同步对多个相互分开的物体同步划定多个相互不重叠的区域，进而同步进行扫描，这个同步的定义是无需切换视场范围，可以避免出现对感兴趣区域1扫描后，再切换到对准感兴趣区域2，进而对感兴趣区域2扫描，如果二者之间的时间差内出现的物体移动，就不能得到更精确的多个感兴趣区域的扫描结果；2、对感兴趣区域进行精细扫描的同时，并没有放弃对其它区域的扫描，而是还会对其它区域进行相对粗略的扫描，有益之处在于：现实环境瞬息万变，同时关注其它区域，不留死角，如果在其它区域突然出现感兴趣的物体，可以接下去做新一轮的感兴趣区域定位和跟踪扫描。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率。
第一分辨率、第二分辨率以及第三分辨率均包括水平分辨率和垂直分辨率。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述激光雷达还包括多个激光器及转镜，转镜适于进行水平视场的扫描，探测方法10还包括：
通过控制转镜在水平视场内的转速，调整水平分辨率；和/或
通过控制多个激光器的发光间隔时长，调整水平分辨率。
图7a示出了本发明一个实施例的激光雷达光路的示意图，其中激光雷达30包括激光器32和探测器33，激光器32发出的探测光束经过准直透镜35准直，经过反射镜37进行光路偏转，入射到转镜被偏折后，通过视窗31出射到激光雷达之外，探测光束被物体反射后的回波经过视窗31后入射到转镜，再经过汇聚透镜36的聚焦，入射到探测器33上，进而其回波数据被后续处理单元处理，获得物体与雷达之间的距离以及反射率等信息。
图7b示出了图7a中的收发器件布局示意图，以激光器为例，激光器被设置为m行和n列，如激光器11为位于第1行第1列的器件，激光器mn则为位于第m行第n列的器件，通过如图7b中线阵器件的排布以及选通，在每次扫描时，可以选择部分激光器发光，也可以选择全部的激光器均发光，这样可以实现y方向(对应于垂直视场)上的固态扫描。另外，转镜可以顺时针或者逆时针旋转，带动进行水平x方向的扫描。从而实现水平x方向靠转镜，垂直y方向靠时序和分辨率诉求选通高密度一维线阵(HD1D)的收发器件布局。
根据本发明的一个优选实施例，其中激光雷达还包括多个激光器及多个探测器，多个激光器和多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道对应一个垂直子视场，所有的探测通道构成激光雷达的垂直视场，探测方法10还包括：通过选通预设间隔的激光器，调整垂直分辨率。
图7c示出了本发明一个实施例的感兴趣区域对应的激光器发光示意图，共有128个激光器，在某个水平方位，可以选择让128线均发光，这样可以达到最大的垂直分辨率，也可以只间隔选择其中的64个激光器发光，这样垂直分辨率则会相对更小。进一步，对于需要发光的这64个激光器，具体是选择位于什么位置的激光器，以及这些激光器们的相对发光时序，均可被调整。如图7所示，白色填充表示被选择发光的激光器，灰色填充表示未被选择发光的激光器，可以看到，对对应于感兴趣区域ROI 1和感兴趣区域ROI 2区域内的激光器，被选通发光的激光器之间的空间间隔相对较非处于ROI区域的激光器之间的空间间隔更小，因此分辨率可以更高。
图7a和7b的实施例对激光雷达的架构进行了介绍，本实施例与纯固态的面阵雷达的区别在于：本实施例中的垂直分辨率依靠HD1D的选通，发光的激光器数量越多，垂直分辨率越高；水平分辨率依靠转镜，转速越低，水平分辨率越高。而纯固态的面阵雷达是纯靠选通，要求激光器数量更多且排布更密。因此，相对于纯固态的面阵雷达，本实施例可以节约成本，收发器件可靠性会更高。
根据本发明的一个优选实施例，探测方法20包括：对第一视场范围进行探测，以获取第一点频的点云；当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测；其中，在再次探测中，对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二点频进行探测，对其它区域的视场按照第三点频探测，所述第二点频高于所述第一点频，所述第三点频不高于所述第一点频，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
探测方法20与探测方法10的区域在于：将第一分辨率、第二分辨率以及第三分辨率分别替换为第一点频、第二点频以及第三点频。点频是一个被业内认可的指标，可以综合、全面地反映激光雷达的感知能力。点频指的是激光雷达每秒完成探测并获取的探测点的总数目，也叫出点数或每秒点数，类似摄像头的总像素的概念。用点频来描述，既不能靠降低刷新帧率取巧，又能避免视场角大小和不均匀带来的“最高分辨率”这样片面的描述。根据定义，可以得出点频的计算公式：
点频(points/s)＝水平方向均点数×垂直方向平均点数×刷新帧率(Hz)
水平方向和垂直方向的平均点数，分别等于水平方向和垂直方向的视场角，除以对应方向的角分辨率，因此，对于一些实施例中的水平x方向靠转镜扫描，而垂直y方向的线束是固定的，计算公式为：
点频(points/s)＝水平视场角°/水平角分辨率°×线数×刷新帧率(Hz)
根据本发明的一个优选实施例，对感兴趣区域进行探测时，可以执行以下一项或多项：1、改变激光器发射的脉冲序列，以改变点频；2、改变并行发光的激光器的数量，以改变点频；3、改变激光器的发光光强。
根据本发明的一个优选实施例，根据锚定的感兴趣区域，自动进行时序分配以及回波处理资源配置。
多个激光器和多个探测器构成多个探测通道，在发射端，探测通道还包括激光器的驱动电路；在接收端，探测通道还包括回波处理资源，例如ADC或者TDC，用于辅助飞行时间TOF(Time of flight)的计算。
图8a示出了本发明一个实施例的探测通道在发射端的配置示意图，结合图7b，通过地址线给驱动电路施加不同的选址信号，驱动电路可以驱动不同的激光器按照一定的时序进行发光。例如，对感兴趣区域对应的激光器，发光的频率更高；对其它区域，发光的频率相对更低。
图8b示出了图8a的探测通道在接收端的配置示意图，对接收端而言，可以把所有探测器与所有ADC/TDC之间进行连线，即每个探测器都可以连到ADC/TDC，且每个ADC/TDC都可以连到所有探测器。进而设置一个资源分配的芯片，能够实现的功能就是：根据锚定的感兴趣区域，自动的做时序分配以及ADC/TDC资源的配置，也就是给感兴趣区域对应的探测器分配更多的ADC/TDC资源加以处理，给其它区域对应的探测器分配相对更少的ADC/TDC资源加以处理，从而可以实现多个不同的物体同步进行追踪及扫描。
根据本发明的一个优选实施例，所述转镜为多面转镜，例如，可以为双面转镜、三面转镜、四面转镜或六面转镜，或者具有更多面。
根据本发明的一个优选实施例，所述激光雷达可以为同轴雷达，也可以为旁轴雷达。
根据本发明的一个优选实施例，所述激光器布局为线阵，激光器的类型例如为垂直腔表面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Lasers，VCSEL)，或边缘发射激光器(Edge Emitting Laser，EEL)等。相应的，探测器布局为线阵，类型例如为雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)或硅光电倍增管(Silicon Photo Multiplier，SiPM)等。
综上所述，本发明提供一种激光雷达的探测方法：按照相对较低的分辨率进行一轮或者多轮扫描得到点云，对点云进行分析后定位确定多个感兴趣区域，多个感兴趣区域相互不重叠，再次扫描探测时，对多个感兴趣区域同步一次性地进行更精细、相对较高分辨率的扫描。同时，在此轮扫描中，还保持着对其它区域的相对较低的分辨率的扫描，从而可以真正实现对多个独立的感兴趣区域实时、动态的跟踪。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如上所述的探测方法10/20。
本发明还涉及一种激光雷达40，如图9所示，包括：
多个激光器41，配置为发射探测光束；
多个探测器42，配置为接收所述探测光束经目标物反射的回波信号；和
控制器43，所述控制器43与所述多个激光器41和所述多个探测器42连接，配置成：
控制激光器41对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；
当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测；
其中，在再次探测中，控制激光器41对至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，控制激光器41对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
根据本发明的一个优选实施例，当根据所述第一分辨率的点云选定多个感兴趣区域时，所述多个感兴趣区域互相不重叠。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述多个感兴趣区域的第二分辨率不同。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制器43还配置成：根据所述点云，追踪所述第一视场范围内物体的变化，并相应地动态调整感兴趣区域和其它区域。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述第一视场范围被划分为可激活区域与非可激活区域，所述可激活区域为可进行第二分辨率探测的区域，所述非可激活区域为可进行第三分辨率探测的区域，其中所述控制器43还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述可激活区域的视场进行第二分辨率的探测。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的部分进行第二分辨率探测，其中所述控制器43还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域至少部分重叠的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对有重叠的子区域的视场进行第二分辨率的探测，对没有重叠的子区域的视场和所述非可激活区域的视场进行第三分辨率的探测。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的一个进行第二分辨率探测，其中所述控制器43还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述重叠面积最大的子区域的视场进行第二分辨率的探测。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制器43还配置成：根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，不同的扫描模式对应激活不同的区域。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述控制器43还配置成：根据所选定的感兴趣区域的变化，激活相匹配的扫描模式。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述第一视场范围为可一次性探测的视场范围。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述激光雷达40还包括转镜44，所述转镜44适于进行水平视场的扫描，其中所述控制器43还配置成：
通过控制所述转镜44在水平视场内的转速，调整水平分辨率；和/或
通过控制所述多个激光器41的发光间隔时长，调整水平分辨率。
根据本发明的一个优选实施例，其中所述多个激光器41和所述多个探测器42构成多个探测通道，每个探测通道对应一个垂直子视场，所有的探测通道构成所述激光雷达40的垂直视场，其中所述控制器43还配置成：通过选通预设间隔的激光器41，调整垂直分辨率。
综上所述，本发明按照第一分辨率进行一次或者多次扫描得到点云，对点云进行分析后定位至少一个感兴趣区域，对该至少一个感兴趣区域，同步一次性地进行更精细更高分辨率的扫描，真正实现对雷达视场范围内的多个、相互独立的感兴趣区域实现实时、动态的跟踪，同时还保持着对非感兴趣区域的扫描，从而应对瞬息万变的环境并且不留探测死角。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (27)

1.一种激光雷达的探测方法，包括：
对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；
当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再次进行至少一次探测；
其中，在再次探测中，对所述至少一个感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
2.根据权利要求2所述的探测方法，还包括：所述多个感兴趣区域的第二分辨率不同。
3.根据权利要求1所述的探测方法，还包括：根据所述点云，追踪所述第一视场范围内物体的变化，并相应地动态调整感兴趣区域和其它区域。
4.根据权利要求1所述的探测方法，还包括：当根据所述第一分辨率的点云选定多个感兴趣区域时，所述多个感兴趣区域互相不重叠。
5.根据权利要求1所述的探测方法，其中所述第一视场范围被划分为可激活区域与非可激活区域，所述可激活区域为可进行第二分辨率探测的区域，所述非可激活区域为可进行第三分辨率探测的区域，所述探测方法还包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述可激活区域的视场进行第二分辨率的探测。
6.根据权利要求5所述的探测方法，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的部分进行第二分辨率探测，所述探测方法包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域至少部分重叠的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对有重叠的子区域的视场进行第二分辨率的探测，对没有重叠的子区域的视场和所述非可激活区域的视场进行第三分辨率的探测。
7.根据权利要求5所述的探测方法，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的一个进行第二分辨率探测，所述探测方法包括：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述重叠面积最大的子区域的视场进行第二分辨率的探测。
8.根据权利要求5所述的探测方法，还包括：根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，不同的扫描模式对应激活不同的区域。
9.根据权利要求8所述的探测方法，还包括：根据所选定的感兴趣区域的变化，激活相匹配的扫描模式。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的探测方法，其中所述第一视场范围为可一次性探测的视场范围。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的探测方法，其中所述分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率。
12.根据权利要求11所述的探测方法，其中所述激光雷达还包括多个激光器及转镜，所述转镜适于进行水平视场的扫描，所述探测方法还包括：
通过控制所述转镜在水平视场内的转速，调整水平分辨率；和/或
通过控制所述多个激光器的发光间隔时长，调整水平分辨率。
13.根据权利要求11所述的探测方法，其中所述激光雷达还包括多个激光器及多个探测器，所述多个激光器和所述多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道对应一个垂直子视场，所有的探测通道构成所述激光雷达的垂直视场，所述探测方法还包括：通过选通预设间隔的激光器，调整垂直分辨率。
14.一种计算机可读存储介质，包括存储于其上的计算机可执行指令，所述可执行指令在被处理器执行时实施如权利要求1-13中任一项所述的探测方法。
15.一种激光雷达，包括：
多个激光器，配置为发射探测光束；
多个探测器，配置为接收所述探测光束经目标物反射的回波信号；和
控制器，所述控制器与所述多个激光器和所述多个探测器连接，配置成：控制激光器对第一视场范围进行探测，以获取第一分辨率的点云；
当根据所述点云选定至少一个感兴趣区域时，对所述第一视场范围再次进行至少一次探测；
其中，在再次探测中，控制激光器对所述至少一个所述感兴趣区域的视场按照第二分辨率进行探测，控制激光器对其它区域的视场按照第三分辨率探测，所述第二分辨率高于所述第一分辨率，所述第三分辨率不高于所述第一分辨率，所述第一视场范围包括感兴趣区域及其它区域。
16.根据权利要求15所述的激光雷达，当根据所述第一分辨率的点云选定多个感兴趣区域时，所述多个感兴趣区域互相不重叠。
17.根据权利要求16所述的激光雷达，其中所述多个感兴趣区域的第二分辨率不同。
18.根据权利要求15所述的激光雷达，其中所述控制器还配置成：根据所述点云，追踪所述第一视场范围内物体的变化，并相应地动态调整感兴趣区域和其它区域。
19.根据权利要求15所述的激光雷达，其中所述第一视场范围被划分为可激活区域与非可激活区域，所述可激活区域为可进行第二分辨率探测的区域，所述非可激活区域为可进行第三分辨率探测的区域，其中所述控制器还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述可激活区域的视场进行第二分辨率的探测。
20.根据权利要求19所述的激光雷达，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的部分进行第二分辨率探测，其中所述控制器还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域至少部分重叠的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对有重叠的子区域的视场进行第二分辨率的探测，对没有重叠的子区域的视场和所述非可激活区域的视场进行第三分辨率的探测。
21.根据权利要求19所述的激光雷达，其中所述可激活区域被划分为多个预设大小的子区域，每次可选择所述多个子区域中的一个进行第二分辨率探测，其中所述控制器还配置成：
当所选定的感兴趣区域与所划分的可激活区域至少部分重叠时，激活与所选定的感兴趣区域重叠面积最大的子区域，对所述第一视场范围再进行至少一次探测，对所述重叠面积最大的子区域的视场进行第二分辨率的探测。
22.根据权利要求19所述的激光雷达，其中所述控制器还配置成：根据可激活区域的数量、大小、移动方向和移动步长中的一项或多项预设多个扫描模式，不同的扫描模式对应激活不同的区域。
23.根据权利要求22所述的激光雷达，其中所述控制器还配置成：根据所选定的感兴趣区域的变化，激活相匹配的扫描模式。
24.根据权利要求15-23中任一项所述的激光雷达，其中所述第一视场范围为可一次性探测的视场范围。
25.根据权利要求15-23中任一项所述的激光雷达，其中所述分辨率包括水平分辨率和垂直分辨率。
26.根据权利要求25所述的激光雷达，其中所述激光雷达还包括转镜，所述转镜适于进行水平视场的扫描，其中所述控制器还配置成：
通过控制所述转镜在水平视场内的转速，调整水平分辨率；和/或
通过控制所述多个激光器的发光间隔时长，调整水平分辨率。
27.根据权利要求25所述的激光雷达，其中所述多个激光器和所述多个探测器构成多个探测通道，每个探测通道对应一个垂直子视场，所有的探测通道构成所述激光雷达的垂直视场，其中所述控制器还配置成：通过选通预设间隔的激光器，调整垂直分辨率。
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KR102284337B1 (ko) * 2019-08-28 2021-08-02 (주)카네비컴 라이다 장치 및 이의 동작 방법
CN112616318B (zh) * 2020-01-03 2024-06-28 深圳市速腾聚创科技有限公司 激光雷达及自动驾驶设备
DE102020206934A1 (de) * 2020-06-03 2021-12-09 Zf Friedrichshafen Ag Anpassung einer horizontalen Region-of-Interest
GB2598078B (en) * 2020-06-17 2022-12-21 Jaguar Land Rover Ltd Vehicle control system using a scanning system
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
CN114296102A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 深圳市镭神智能系统有限公司 激光雷达扫描方法及其扫描装置

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