CN118276098A - 涉水成像方法及相关装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种涉水成像方法及相关装置，通过实施本申请实施例，首先控制所述第一射频器发射第一信号，再根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第二信号为所述第一信号的回波经过处理后得到的信号，然后处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波，最后根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到水下图像。通过基于两种射频器的信号得到的能够得到高精度的水下图像，在基于高精度的水下图像涉水行驶时，有利于提高涉水行驶的安全性。

Description

涉水成像方法及相关装置

技术领域

本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种涉水成像方法及相关装置。

背景技术

干旱洪涝等恶劣天气频发，车辆被迫搁浅甚至被淹泡，因此安全可靠的涉水以及浮水系统的研究愈加显得重要。目前车辆车身感知系统所基于的传感器包括毫米波雷达、超声波雷达、摄像头、激光雷达等，主要用于陆地测距、图像采集等功能。

目前部分车辆也有配备基于超声波雷达的涉水和浮水功能的系统开发，比如超声波雷达探测高度系统，但该系统仅仅是实现涉水或者浮水状态下后视镜到达水面的高度测量；由于空气和其他介质的声阻抗相比，空气声阻抗相对极小，超声波雷达发射的信号到达任何非空气界面层，几乎都是以全反射的形式产生了回波，没有其余能量穿透到水域中。因此超声波雷达探测高度系统无法获取车辆行驶区域的水下障碍物信息。沉浸在水域中的部分车身，尤其是轮胎、底盘等，面临水域中完全未知的状况，例如尖锐金属物、坑洼、锋锐的石头等等都极有可能造成对于车身底盘、轮胎以及其他电气部分的功能性崩溃，后果严重。

为了解决上述问题，通常是使用用于探测水底情况的探测器获取水下图像，以获取水下障碍区信息，但是这种方式获取的水下图像检测的精度较低。

发明内容

本申请实施例提供了一种涉水成像方法及相关装置，能够获取高精度的行驶区域的水下图像，在基于高精度的水下图像涉水行驶时，有利于提高涉水行驶的安全性。

第一方面，本申请实施例提供一种涉水成像方法，应用于控制器，所述控制器应用于车辆，所述车辆还包括第一射频器、第二射频器以及换能器，所述方法包括：

控制所述第一射频器发射第一信号；

根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第二信号为所述第一信号的回波经过处理后得到的信号；

处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波；

根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到所述车辆行驶区域的水下图像。

第二方面，本申请实施例提供一种涉水成像装置，包括：

控制模块，用于控制所述第一射频器发射第一信号；

发射模块，用于根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第一信号的回波经过处理后得到的信号；

处理模块，用于处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波；

反演模块，用于根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到所述车辆行驶区域的水下图像。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器、存储器、通信接口以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置由上述处理器执行，上述程序包括用于执行本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤的指令。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如第一方面所描述的部分或全部步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

通过实施本申请实施例，首先控制所述第一射频器发射第一信号，再根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第二信号为所述第一信号的回波经过处理后得到的信号，然后处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波，最后根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到水下图像。如此，通过基于两种射频器的信号得到的能够得到高精度的行驶区域的水下图像，在基于高精度行驶区域的水下图像涉水行驶时，有利于提高涉水行驶的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的系统架构图；

图2是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的方法流程图；

图3是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的方法流程图；

图4是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的方法流程图；

图5是本申请实施例提出的一种涉水成像方法的方法流程图；

图6是本申请实施例提供的一种涉水成像装置的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或电子设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是在一种可选的示例中还包括没有列出的步骤或单元，或在一种可选的示例中还包括对于这些过程、方法、产品或电子设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请实施例提供一种涉水成像方法及相关装置，实现在车辆在涉水时开启水下探测功能，得到水下图像，并且探测精度较高，可有效提升避开水下障碍物的概率，提高用户的体验感。请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的系统架构图，如图1所示，该涉水成像系统包括：车辆100，第一射频器110，第二射频器120，控制器130。在一个示例中，第一射频器110为超声波雷达，第二射频器120为声呐装置。

其中，控制器130安装在车内，第一射频器110可以安装在车体的外部，如车辆后视镜的下方，第一射频器110的发射方向与水平面呈90°，第一射频器110的安装位置在车身外部，可以在后视镜下方，也可以安装在车底，也可以安装在其他地方，第一射频器110的具体安装位置在此不作限定，第二射频器120安装在车辆外部，安装位置可以是车辆前端，也可以置放在车身机舱下方的正中央，也可以是其他位置，在此不作限定；在实际应用中，第二射频器120可以是一个也可以是多个，在此不对数量作限定，第二射频器120的发射方向可根据需要调整，例如发射方向与水平面的夹角为30°到60°。

其中，控制器130可以获取车辆100的全球定位系统(global positioningsystem，GPS)提供的车辆100行进的位置信息，位置信息也可以由其他系统提供，在此不作限定，该位置信息可以是位置坐标形式，例如(x，y，z)，并且该位置信息可以是车辆实时的位置信息，第一射频器110和第二射频器120每发射一次信号，就获取一次车辆100的位置信息，进而根据车辆100的架构推算出第一射频器110和第二射频器120的位置信息。

其中，第二射频器120可以向车辆100行进方向的前方的区域发射信号，并接收该发射信号的回波，第一射频器110可以向车辆100下方发射信号，并接收该发射信号的回波。第二射频器120和第一射频器110受控制器130控制，控制器130可以控制第一射频器110和第二射频器120发射信号，也可以获取第一射频器110和第二射频器120接收到的回波信号，控制器130可以根据获取到的第三信号和第五信号进行处理得到反演结果，再根据车辆的位置信息以及反演结果得到车辆行驶区域的水下图像。控制器130可以将该水下图像提供驾驶系统，以使驾驶系统基于水下图像控制车辆行驶，或者控制器130将该水下图像提供给驾驶员，以使驾驶员基于水下图像驾驶车辆，以达到避让水下障碍物的效果，提高了车辆涉水行驶的安全性。

请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的方法流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

S210，控制第一射频器发射第一信号。

具体地，第一射频器为超声波雷达，第一信号为超声波信号，第二射频器为声纳装置，第三信号为声波信号。

其中，第一射频器可以为超声波雷达，第一射频器的参数包括纵向精度、横向精度、主频点、带宽、换能器阵列尺寸、波束宽度、发射能量，其中纵向精度为距离精度，横向精度为俯仰角精度，主频点为该第一射频器发射的信号的主要频率点，带宽为该第一射频器发射的信号的带宽。

其中，第一射频器可以具有换能器，换能器是一种将电信号形式转换为声波形式，或者从声波形式转化为电信号形式的电子设备，该换能器可以是具有收发功能的换能器，用于发射和接收信号，多个换能器形成换能器阵列，换能器阵列的尺寸大小不同，阵列数量越多能量聚焦效果越好，精度也就相应提升，设定一个合适的换能器阵列尺寸，适配其他参数，可以达到提高精度的效果。对于换能器的灵敏度来说，也可以选择灵敏度较高的，可以提高获取到的回波的信号强度，以达到更加准确的、精度更高的信息。波束宽度为第一射频器发射的信号的波束的宽度，波束宽度为波束两个半功率点之间的夹角，波束越窄，探测角分辨率就越高。控制器产生一个电信号，该电信号通过滤波等处理后得到一个具有一定带宽和工作频率的第一信号，将该第一信号传输至第一射频器，由第一射频器的换能器转化为声波输出。若第一射频器可以是超声波雷达，该第一信号可以是超声波，若第一射频器为其他射频器件时，第一信号也可以是其他信号，在此不做限定。第一信号在传播过程中当传播介质发生变化时，信号在空气与其他介质形成的界面层过程中，会出现空气传播中的传播衰减、散射以及反射或全反射，经介质变化的界面反射产生一个反射波，即回波信号。

其中，第一信号以一定的脉冲重复时间((pulse repetition time，PRT)发射，PRT为发射的两脉冲之间的时间，PRT和第一射频器的工作频率都根据所需的分辨精度进行设定。根据设定的PRT，设定车辆行进速度阈值，车辆在该行进速度阈值内时，才能够采集到有效的信息。

S220，根据第二信号控制第二射频器发射第三信号，第二信号为第一信号的回波经过处理后得到的信号。

具体地，根据第二信号控制第二射频器发射第三信号，包括：

根据所述第二信号中确定所述车辆的涉水状态信息；当基于涉水状态信息确定车辆处于涉水状态时，控制第二射频器发射第三信号。

其中，第二射频器换能器获取到第一信号的部分回波后，得到第二信号，通过控制器中的调理电路等对第二信号进行处理得到处理后的第二信号，处理后的第二信号可包括涉水信息、涉水深度信息等；控制器基于处理后的第二信号确定车辆的涉水状态信息。车辆的涉水状态信息用于表征车辆是否处于涉水状态。在基于车辆的涉水状态信息确定车辆处于涉水状态时，控制器发出开启第二射频器的信号，以控制第二射频器发射第三信号。控制器产生一个电信号，控制器对该电信号进行滤波等处理后得到一个具有一定带宽和工作频率的第三信号，将该第三信号传输至第二射频器，第二射频器的换能器将第三信号转化为声波输出。该第二射频器可以是声呐，该第三信号可以是声波，当第二射频器为其他射频器件时，第三信号也可以是其他信号，在此不做限定。

其中，第二射频器可以为声呐，也可以是电磁式(boomer)源，boomer源通过发出宽带能量脉冲并记录回波来描绘水下结构，boomer源发出的带宽较宽，比声呐发出的信号更宽，但是能量更强，可以与声呐达到相似的效果，第二射频器的具体器件在此不作限定。

其中，第二射频器具有多个换能器，该换能器可以是具有收发功能的换能器，用于发射和接收信号，多个换能器形成换能器阵列，换能器阵列的尺寸大小不同，阵列数量越多能量聚焦效果越好，精度也就相应提升，设定一个合适的换能器阵列尺寸，适配其他参数，可以达到提高精度的效果。换能器阵列的尺寸可以影响第二射频器的分辨率，使用换能器阵列具有取得大的空间增益或提高空间分辨率，增大发射声功率、频带或改善瞬态特性，提高信噪比，实现多波束、波束扫描、可变焦距或动态聚焦、自适应波束成形等，即形成所需要的指向性的优点。其中，换能器阵列的尺寸可以根据需要的分辨率进行选取设定，在此不作限定。

其中，由控制器产生一个电信号，通过调理电路、功率放大电路等对电信号进行处理，将处理后的电信号由第二射频器的换能器转化为声波信号，产生第三信号，第三信号可以是较宽的脉冲，第三信号的回波第四信号也是较宽脉冲，在后续的信号处理中可以将较宽脉冲压缩成较窄脉冲，以达到更好的处理效果。

其中，第三信号对应的声波频率与所需探测精度以及换能器的相关参数以及应用场景有关，可根据所需探测精度以及换能器的相关参数以及应用场景对第三信号的频率进行设定，在此不作限定。

具体地，第三信号对应的声波频率为根据换能器的参数、第二射频器的精度、水深以及声呐方程得到。

其中，第三信号的频率越高，精度越高，同时可传播距离也会越小，在实际应用中，根据应用场景的不同，可以判断水深的范围，例如车辆的涉水深度相对较小，而船舶等涉水深度较大，根据水深的范围、换能器的参数、声纳方程以及第二射频器的精度，得到适合的第三信号的频率。

其中，声纳方程为：DT＝SL-2*TL-NL+TS+DI，其中DT是回波信号的强度；SL是信号源的强度，即第二射频器发射的能量；TL是发射过程中传播损耗，由于发射和接收双程，因此传播损耗是2倍的关系，不同距离、不同介质、不同信号频率所产生的频率是不同的；NL是传播过程中噪声级别，TS是源信号经过传播损耗以及噪声影响后到达目标区域的强度，与水深度和目标区域面积有关，DI是由于指向性造成的影响。声呐方程具有统筹的作用，通过声呐方程，可以得到该声纳系统所需要的各参数范围。SL与TS与换能器的参数以及第二射频器的精度有关，DI在不同指向性下，有所不同，发射指向性指的是声纳发射器发出声波的方向性，高指向性的声纳发射器可以将声能集中于一个较小的搜索区域，这样可以增加在特定方向上的声波强度，从而提高那个方向上目标的探测距离。接收指向性指的是指声纳接收器接收回声的方向选择性。使用有高指向性的接收阵列能够更好地判别声波的来向，从而准确地确定目标的方位。指向性对声纳方程的影响在于它能够改进声纳系统的信噪比，从而使目标探测更为准确和有效。

S230，处理接收到的第四信号得到第五信号，第四信号为第三信号的回波。

在此需要指出的是，第三信号在介质中经过传播反射后，部分回波可以被第二射频器的换能器接收，上述反射的信号为第四信号，第四信号相对于第三信号存在衰减，导致第四信号的信号强度大多属于毫伏级别，同时第四信号属于一个混合信号，包括多路径反射信号、环境噪声等，控制器需要对第四信号进行处理后才能从第四信号中提取得到有效的信号。控制器对第四信号进行处理，包括对第四信号进行放大，例如100倍幅度放大，再进行低通/高通/带通滤波处理，以过滤噪声，再进行ADC模数转换，考虑到两端共模信号干扰，可以采用差分输入ADC电路，24bits供电电压12V50kHz采样率(此采样率也要和第三信号的主频率相关联)，上述参数和处理也可以根据实际应用的场景等进行适配调整，在此不作限定。

具体地，处理接收到的第四信号得到第五信号包括：

提取第四信号中的有效信号，对有效信号进行信号处理，得到第五信号。

其中，对有效信号进行信号处理过程包括：信号放大、多普勒效应处理、频谱变换、数字滤波等处理得到第五信号。

其中，多普勒效应处理过程包括：将捕获的模拟声波信号转换为数字信号；使用傅里叶变换等技术将时域信号转换为频域信号，分析不同的频率成分；识别最初始终的声源频率(发送频率)和接收频率(接收时的频率)。

在一个可行的实现方式中，若未提取到第四信号中的有效信号，则继续接收第四信号，直至第四信号中提取到有效信号。

其中，第四信号在传输至控制器后，若控制器未从第四信号中提取到有效信号，则有可能说明基于处理后的第二信号得到的涉水状态信息判断车辆处于涉水状态属于误判，则可以忽略此次判断，继续执行控制第一射频器发射第一信号，采集第二信号等后续操作，直至控制器确定车辆处于涉水状态且提取到第四信号中的有效信号。

S240，根据第三信号和第五信号进行图像反演，以得到车辆行驶区域的水下图像。

其中，请参考图3，图3为本实施例提供的一种涉水成像方法的方法流程图，如图所示，根据第三信号和第五信号进行图像反演，得到水下图像，包括：

S3241，对第三信号和第五信号分别进行快速傅里叶变换，以得到第一频域信号和第二频域信号。

S3242，对第一频域信号和第二频域信号进行处理，以得到第三频域信号；对第三频域信号进行滤波压缩处理，得到滤波频域信号，将滤波频域信号进行快速傅里叶逆变换得到滤波时域信号。

其中，滤波压缩处理包括脉冲压缩和匹配滤波；在实际应用中，若要获得较大的探测距离，又需要获得较高的距离分辨率，可以将得到的宽脉冲进行压缩，得到较窄的脉冲。对应于不同的输入信号和噪声干扰，为了使信号噪声比最大，波形失真最小，要求滤波器有一个最佳的频带宽度和频率特性形状，以实现最佳滤波，匹配滤波就可以达到最佳的滤波效果。

S3243，将滤波时域信号进行处理得到反演结果。

其中，请参阅图4，图4是本申请实施例提供的一种涉水成像方法的方法流程图，如图4所示，将滤波时域信号进行处理得到反演结果包括：

对滤波时域信号进行相位信息移除。从不同位置返回的信号中包含的相位信息随时间变化，相位信息被去除后以便更容易分析信号的实际回波强度。控制器基于相位信息移除后的滤波时域信号形成信号包络，信号包络是指其振幅的边界曲线。移除相位信息后，可以更清晰地识别信号的强度变化，因为它主要表示了目标表面的反射能力。然后根据窗口函数对移除相位信息的滤波时域信号进行窗口处理，得到窗口函数处理后的时域信号。窗口处理是在成像处理中用于减少边缘效应和提升空间解析度的技术。最后对窗口函数处理后的时域信号进行回波延迟测量与信号积累处理，得到反演结果。通过对窗口函数处理后的时域信号进行回波延迟测量与信号积累处理，能够窗口函数处理后的时域信号的信噪比，进而提升后续利用反演结果得到的水下图像的分辨率和质量。

S3244，将反演结果与车辆的位置信息、第一射频器的位置信息、第二射频器的位置信息进行处理得到水下图像。

具体地，车辆的位置信息为发射第一信号和第三信号时车辆的位置信息、第一射频器的位置信息和第二射频器的位置信息为根据车辆的位置信息以及第一射频器和第二射频器在车辆的相对位置信息确定。

其中，上述车辆的位置信息可以是每发射一次脉冲获取一次的车辆的位置信息，该位置信息可以是位置坐标形式，如(X，Y，Z)形式，也可以是其他形式，在此不作限定。通过车辆的位置信息和车辆的第一射频器和第二射频器与车辆的相对位置关系确定第一射频器和第二射频器的位置信息。

其中，上述位置信息与每次发射脉冲是对应同一时刻，位置信息与脉冲发射时间具有对应关系，每个数据点都会被处理以描绘出地面目标的位置，例如，在t时刻发射第一信号，t时刻的位置信息与t时刻发射的第一信号具有对应关系。该处理通常使用二维傅里叶变换或其他相位校正方法来完成，如此，可以在反演过程中通过各位置的位置信息与脉冲信息确定水下的反演图像，脉冲信息即为通过脉冲得到的数据信息。

需要指出的是，上述根据第三信号和第五信号进行图像反演，以得到车辆行驶区域的水下图像是基于合成孔径算法实现的。

可见，在本实施例中，首先控制所述第一射频器发射第一信号，再根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第二信号为所述第一信号的回波经过处理后得到的信号，然后处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波，最后根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到水下图像。如此，通过基于两种射频器的信号得到的能够得到高精度的行驶区域的水下图像，在基于高精度行驶区域的水下图像涉水行驶时，有利于提高涉水行驶的安全性。

在一种可能的实施例中，在获取到第一信号的回波信号后，方法还包括：计算第一信号发送时间和和回波信号接收时间的时间差得到第一时间差，根据第一时间差、第一介质中的波速、以及换能器第一发射角度计算水面高度。这里的水面高度是指水面到第一射频器之间的高度。

其中，根据如下公式计算得到水面高度：d＝0.5*c₁*t₁*cos(θ₁)，其中，c₁为第一介质中的波速，t₁为第一时间差，θ₁为第一射频器的换能器第一发射角度，第一介质可以是空气。

其中，水面高度可显示在车辆的显示屏幕上，用于提示驾驶员在车辆涉水时的水位高度信息，以便驾驶员及时做出对应的判断或操作。

可见，在本实施例中，计算得到水面高度并显示，能够让驾驶员感知到涉水深度。

在一种可能的实施例中，在获取到第四信号后，方法还包括：计算第三信号发送时间和和第四信号接收时间的时间差得到第二时间差，根据第二时间差、第二介质中的波速、以及换能器第二发射角度计算水下障碍物到第二射频器的高度，将水下障碍物到第二射频器的高度与水下图像结合，得到立体水下图像。

其中，根据如下公式计算得到水下障碍物到第二射频器的高度：d＝0.5*c₂*t₂*cos(θ₂)，其中，c₂为第二介质中的波速，t₂为第二时间差，θ₂为第二射频器的换能器发射角度，第二介质可以是水。

其中，水下障碍物高度可在显示屏幕显示，也可以将水下障碍物高度与反演得到的水下图像进行结合，得到立体水下图像。

可见，在本实施例中，将水下的障碍物高度与反演图像结合，可以得到立体水下图像，使得水下图像包括水下障碍物的高度信息，再基于水下图像进行车辆控制时，能够及时避让障碍物，进而提升驾驶体验和车辆的使用寿命。

在一种可能的实施例中，在得到水下图像步骤之后，方法还包括：根据水下图像控制车辆进行避障操作。

其中，在得到水下图像后，控制器根据得到的水下数据判断障碍物位置，控制车辆避开障碍。当水下图像包括水下障碍物的高度信息时，再基于水下图像进行车辆控制时，能够控制车辆避让较大的障碍物。

可见，在本实施例中，通过车辆避障，可以提高在涉水情况下车辆的安全性，一定程度上减少了车辆的损坏概率，提高了用户的体验感。

在一种可能的实施例中，根据水下图像控制车辆进行避障操作，包括：

将水下图像输入到神经网络模型进行处理，以得到控制指令，基于该控制指令控制车辆，以得到避障的目的。

可见，在本实施例中，可以通过构建神经网络模型进行快速地车辆避障操作，有效地提高了车辆在涉水状态下的安全系数，提高了用户的体验感。

在一种可能的实施例中，车辆的行驶速度具有速度阈值，速度阈值根据第一信号和第三信号的工作频率和带宽、探测深度范围、换能器参数预设；在控制第一射频器发射第一信号的步骤之前，获取车辆的行驶速度，判断行驶速度与速度阈值的关系，若行驶速度在速度阈值范围内，则执行控制第一射频器发射第一信号的操作。

其中，对于第一信号和第三信号的不同的工作频率和带宽、探测深度范围、换能器参数对车速阈值进行设定，不同的工作频率和带宽、探测深度范围、换能器参数可能具有不同的速度阈值，当车辆在速度阈值范围内时，可以进行水面探测和水下探测，即发送第一射频信号，当车辆速度超过速度阈值范围，则无法进行水面探测和水下探测。

可见，在本实施例中，车辆不同的参数匹配预设不同的车速阈值，可以在一定程度上提高水下探测的精度，减小误差。

在一种可能的实施例中，请参见图5，图5是本申请实施例提出的一种涉水成像方法的方法流程图，如图5所示，涉水成像方法包括：

S501，控制器控制第一射频器发射第一信号。

其中，第一射频器可以为超声波雷达，第一射频器可以具有换能器，换能器是一种将能量从一种形式转换为另一种形式的电子设备，该换能器可以是具有收发功能的换能器，用于发射和接收信号。

其中，当第一射频器为超声波雷达时，第一信号可以为超声波信号，第一信号以一定的脉冲重复时间PRT发射，PRT和第一射频器的工作频率都根据所需的分辨精度进行设定。根据设定的PRT，设定车辆行进速度阈值，车辆在该行进速度阈值内时，才能够采集到有效的信息。

S502，第一射频器接收第一信号的回波第二信号。

第二射频器换能器获取到第一信号的部分回波后，得到第二信号，通过控制器中的调理电路或者信号处理等对收到的回波进行处理得到输出信号，输出信号可包括涉水信息、涉水深度信息等，目标信息为输出信号中的涉水信息；通过处理目标信息，得到判断涉水状态的结果，该涉水状态的结果可以表征当前车辆状态为涉水或非涉水，例如，当第二信号处理后得到1或0，1表征当前为涉水状态，0表征当前为非涉水状态。如果在此阶段预判为涉水，则需要控制器发出一个开启水下声呐系统的信号，控制第二射频器发射第三信号；上述处理目标信息得到涉水状态的结果也可以是其他可以代表状态的值，在此不作限定。

S503，控制器判断是否涉水。

其中，当控制器判断得到当前车辆为涉水状态时，进行S504步骤；当控制器判断得到当前车辆为非涉水状态时，继续进行S501步骤。

S504，控制器控制第二射频器发射第三信号。

其中，在控制器判断当前车辆为涉水状态时，由控制器产生一个电信号，通过调理电路、功率放大电路等对电信号进行处理，将处理后的电信号由第二射频器的换能器转化为声波信号，产生第三信号，第三信号可以是较宽的脉冲，第三信号的回波第四信号也是较宽脉冲，在后续的信号处理中可以将较宽脉冲压缩成较窄脉冲，以达到更好的处理效果。该第二射频器可以是声呐，该第三信号可以是声波，当第二射频器为其他射频器件时，第三信号也可以是其他信号，在此不做限定。

S505，第二射频器接收第三信号的回波第四信号。

第三信号在介质中经过传播衰减再反射后，部分回波可以被第二射频器的换能器获取接收，上述回波为第四信号，第四信号由于在水中衰减，需要传输到控制端进行处理后才能提取得到有效的信息。处理过程可以包括：信号放大、低通滤波、高通滤波、带通滤波、模数转换等，在此不作限定。

S506，控制器判断是否有有效信息。

其中，若未提取到第四信号中的有效信息，若未提取到有效信号，则有可能说明基于第二信号处理后所得到的涉水状态信息判断车辆处于涉水状态属于误判，则可以忽略此次判断，则回到步骤S501；若提取到第四信号中的有效信息，则继续进行步骤S507中对第四信号进行处理得到第五信号的操作。

S507，控制器对第四信号进行处理得到第五信号。

其中，对有效信号进行多信号处理，得到第五信号。

其中，处理第四信号的过程包括：对第四信号进行信号放大、普勒效应、频谱变换、数字滤波等处理得到第五信号。其中，接收的第四信号大多属于毫伏级别，同时此回波信号属于一个混合信号，包括多路径反射信号、环境噪声等；因此该第四信号需要由换能器传到控制器，经过信号放大，例如100倍幅度放大、低通/高通/带通滤波处理等，或者ADC模数转换进行信号处理，考虑到两端共模信号干扰，可以采用差分输入ADC电路，24bits供电电压12V50kHz采样率(此采样率也要和第三信号的主频相关联)，上述参数和处理也可以根据实际应用的场景等进行适配调整，在此不作限定。其中多普勒效应处理过程包括：将捕获的模拟声波信号转换为数字信号；过滤噪声，可能需要使用低通、高通或带通滤波器清除非目标频率；使用傅里叶变换等技术将时域信号转换为频域信号，分析不同的频率成分；识别最初始终的声源频率(发送频率)和接收频率(接收时的频率)。

S508，控制器将第五信号和第三信号进行合成孔径算法处理得到水下图像。

其中，处理过程可以包括：对第三信号和第五信号的时域信号分别进行快速傅里叶变换，以得到第一频域信号和第二频域信号；对第一频域信号和第二频域信号进行处理，以得到第三频域信号；对第三频域信号进行滤波压缩处理，得到滤波频域信号，将滤波频域信号进行快速傅里叶逆变换得到滤波时域信号；将滤波时域信号进行处理得到反演结果；将反演结果与车辆的位置信息、第一射频器的位置信息、第二射频器的位置信息进行处理得到水下图像。

S509，控制器根据水下图像控制车辆避障。

其中，在得到水下图像后，控制器根据得到的水下数据判断障碍物位置，控制车辆避开障碍。

S510，在显示屏显示输出水下图像以及水面高度。

其中，水面高度为步骤S502中获取第二信号后计算得到。

可见，在本实施例中，首先控制第一射频器发射第一信号，再根据第二信号控制第二射频器发射第三信号，第二信号为第一信号的回波经过处理后得到的信号，然后处理换能器接收到的第四信号得到第五信号，最后根据第三信号和第五信号进行图像反演，生成高分辨率的水下图像。如此，通过基于两种射频器的信号得到的能够得到高精度的行驶区域的水下图像，在基于高精度行驶区域的水下图像涉水行驶时，有利于提高涉水行驶的安全性。

请参见图6，图6是本申请实施例提出的一种涉水成像装置的结构示意图，涉水成像装置为图1中控制器130或者控制器130中的模块。涉水成像装置600包括：控制模块610、发射模块620、处理模块630、和反演模块640，其中，

控制模块610，用于控制第一射频器发射第一信号；

发射模块620，用于根据第二信号控制第二射频器发射第三信号，第一信号的回波经过处理后得到的信号；

处理模块630，用于处理换能器接收到的第四信号得到第五信号，第四信号为第三信号的回波；

反演模块640，用于根据第三信号和第五信号进行图像反演，以得到所述车辆行驶区域的水下图像。

在一种可能的实现方式中，控制模块610在控制第一射频器发射第一信号方面，具体还用于：

获取车辆的行驶速度，判断行驶速度与速度阈值的关系，若行驶速度在速度阈值范围内，则执行控制第一射频器发射第一信号的操作。

在一种可能的实现方式中，发射模块620在根据第二信号控制第二射频器发射第三信号方面，具体用于：

提取第二信号中的目标信息，对目标信息进行处理得到涉水状态信息；

当基于涉水状态信息确定车辆处于涉水状态时，控制第二射频器发射第三信号。

在一种可能的实现方式中，处理模块630在处理接收到的第四信号得到第五信号方面，具体用于：

提取第四信号中的有效信号，对有效信号进行信号处理，得到第五信号。

在一种可能的实现方式中，处理模块630在处理接收到的第四信号得到第五信号方面，具体还用于：

若未提取到第四信号中的有效信号，则继续接收第四信号，直至第四信号中提取到有效信号。

在一种可能的实现方式中，反演模块640在根据第二信号和第五信号进行图像反演，得到水下图像方面，具体用于：

对第三信号和第五信号的时域信号分别进行快速傅里叶变换，以得到第一频域信号和第二频域信号；

对第一频域信号和第二频域信号进行处理，以得到第三频域信号；对第三频域信号进行滤波压缩处理，得到滤波频域信号，将滤波频域信号进行快速傅里叶逆变换得到滤波时域信号；

将滤波时域信号进行处理得到反演结果；

将反演结果与车辆的位置信息、第一射频器的位置信息、第二射频器的位置信息进行处理得到水下图像。

在一种可能的实现方式中，反演模块640在根据第二信号和第五信号进行图像反演，得到水下图像方面，具体还用于：根据水下图像控制车辆进行避障操作。

值得指出的是，其中，涉水成像装置600的具体功能实现方式参见上述图2所示的车对车充放电方法的描述，比如控制模块610用于实现执行S210的相关内容，发射模块620用于实现执行S220的相关内容，处理模块630用于实现执行S230的相关内容，反演模块640用于实现执行S240的相关内容。涉水成像装置600中的各个单元或模块能够分别或全部合并为一个或若干个另外的单元或模块来构成，或者其中的某个(些)单元或模块还能够再拆分为功能上更小的多个单元或模块来构成，这能够实现同样的操作，而不影响本发明的实施例的技术效果的实现。上述单元或模块是基于逻辑功能划分的，在实际应用中，一个单元(或模块)的功能由多个单元(或模块)来实现，或者多个单元(或模块)的功能由一个单元(或模块)实现。

可以看出，本申请实施例中所描述的涉水成像装置，首先控制第一射频器发射第一信号，再根据第二信号控制第二射频器发射第三信号，第二信号为第一信号的回波经过处理后得到的信号，然后处理换能器接收到的第四信号得到第五信号，第四信号为第三信号的回波，最后根据第二信号和第五信号进行图像反演，以得到水下图像。其中，反演过程利用合成孔径算法。如此，通过基于两种射频器的信号得到的能够得到高精度的行驶区域的水下图像，在基于高精度行驶区域的水下图像涉水行驶时，有利于提高涉水行驶的安全性。

请参阅图7，图7是本申请实施例提出的一种电子设备的结构示意图,如图所示，该电子设备700包括处理器710、存储器720、通信接口730以及一个或多个程序721，上述一个或多个程序721被存储在上述存储器720中，并且被配置由上述处理器执行710。

处理器710、存储器720、通信接口730相互连接，并且完成相互间的通信工作；

其中，存储器720可以是易失性存储器如动态随机存储器DRAM，也可以是非易失性存储器如机械硬盘。上述存储器720用于存储一组可执行程序代码，上述处理器710用于调用存储器720中存储的一个或多个程序721，可以执行如上述涉水成像方法实施例中记载的任何涉水成像方法的部分或全部步骤。

其中，电子设备700可以包括智能手机(如Android手机、iOS手机、Windows Phone手机等)、平板电脑、掌上电脑、行车记录仪、车载电子设备、服务器、笔记本电脑、移动互联网电子设备(MID，Mobile Internet Devices)或穿戴式电子设备(如智能手表、蓝牙耳机)等，上述仅是举例，而非穷举，包含但不限于上述电子设备。

可以看出，本申请实施例中所描述的电子设备，实现在车辆在涉水时主动开启水下探测功能，得到水下图像，并且探测精度较高，可有效提升避开水下障碍物的概率，提高用户的体验感。

本申请实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，该计算机程序使得计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤，上述计算机包括电子设备。

本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包，上述计算机包括电子设备。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

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的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，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式，例如多个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信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个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。

上述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器中。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或者该技术方案的全部或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器中，包括若干指令用以使得一台计算机电子设备(可为个人计算机、电子设备或者网络电子设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (13)

1.一种涉水成像方法，其特征在于，应用于控制器，所述控制器应用于车辆，所述车辆还包括第一射频器、第二射频器，所述方法包括：

控制所述第一射频器发射第一信号；

根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第二信号为所述第一信号的回波经过处理后得到的信号；

处理第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波；

根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到所述车辆行驶区域的水下图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一射频器为超声波雷达，所述第一信号为超声波信号，所述第二射频器为声纳装置，所述第三信号为声波信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述车辆的行驶速度具有速度阈值，所述速度阈值根据所述第一信号和所述第三信号的工作频率和带宽、探测深度范围、换能器参数预设；在所述控制所述第一射频器发射第一信号的步骤之前，所述方法还包括：

获取所述车辆的行驶速度，判断所述行驶速度与速度阈值的关系，若所述行驶速度在速度阈值范围内，则执行控制所述第一射频器发射所述第一信号的操作。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到所述车辆行驶区域的水下图像，包括：

对所述第三信号和所述第五信号的时域信号分别进行快速傅里叶变换，以得到第一频域信号和第二频域信号；

对所述第一频域信号和所述第二频域信号进行处理，以得到第三频域信号；对所述第三频域信号进行滤波压缩处理，得到滤波频域信号，将所述滤波频域信号进行快速傅里叶逆变换得到滤波时域信号；

将所述滤波时域信号进行处理得到反演结果；

将所述反演结果与所述车辆的位置信息、第一射频器的位置信息、第二射频器的位置信息进行处理得到所述水下图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车辆的位置信息为发射所述第一信号和所述第三信号时所述车辆的位置信息、第一射频器的位置信息和第二射频器的位置信息为根据所述车辆的位置信息以及所述第一射频器和所述第二射频器在所述车辆的相对位置信息确定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，包括：

根据所述第二信号中确定所述车辆的涉水状态信息；

当基于所述涉水状态信息确定所述车辆处于涉水状态时，控制所述第二射频器发射所述第三信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第三信号的声波频率为根据所述换能器的参数、所述第二射频器的精度、水深以及声呐方程得到。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号包括：

提取所述第四信号中的有效信号，对所述有效信号进行信号处理，得到第五信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若未提取到所述第四信号中的有效信号，则继续接收所述第四信号，直至所述第四信号中提取到所述有效信号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述得到水下图像步骤之后，所述方法还包括：

根据所述水下图像控制车辆进行避障操作。

11.一种涉水成像装置，其特征在于，包括：

控制模块，用于控制所述第一射频器发射第一信号；

发射模块，用于根据第二信号控制所述第二射频器发射第三信号，所述第一信号的回波经过处理后得到的信号；

处理模块，用于处理所述换能器接收到的第四信号得到第五信号，所述第四信号为所述第三信号的回波；

反演模块，用于根据所述第三信号和所述第五信号进行图像反演，以得到所述车辆行驶区域的水下图像。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有成像程序，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述处理器执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。

13.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储有执行指令的存储器，所述存储器存储有一个或多个程序；当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。