CN212932957U - 激光探测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种激光探测装置，装置包括：至少一个激光组件，激光组件用于发射激光；至少两个第一摄像装置及至少两个第二摄像装置，第一摄像装置用于采集目标区域的自然景观图像，第二摄像装置用于采集激光信号，激光信号为激光组件发射的激光经目标区域物体反射得到；以及，控制主机，控制主机用于控制第一摄像装置采集目标区域自然景观图像，并根据自然景观图像确定目标区域中测量的感兴趣物体，以及控制激光组件向感兴趣物体发射激光，以及根据采集到的激光信号对感兴趣物体进行探测。该装置可以提高自动驾驶时对障碍物探测的效率。

Description

激光探测装置

技术领域

本实用新型属于激光探测技术领域，尤其涉及一种激光探测装置。

背景技术

自动驾驶技术是依靠人工智能、视觉计算、监控装置和全球定位系统协同合作，让交通工具可以在没有任何人类主动操作下，安全进行驾驶的技术。近年来，自动驾驶技术越来越成为众多企业热捧和研究的对象。

在交通工具高速运行时进行准确状态测量和快速的计算是自动驾驶技术中保证驾驶安全的重要技术，目前探测方案需要运算的数据量大较大，甚至需要动用多台超级计算机进行计算，急需一种简便而且高效的探测方案。

实用新型内容

本申请提供一种激光探测装置，用以解决目前自动驾驶技术中探测方案运算数据量大，计算繁琐的技术问题。

本申请第一方面提供一种激光探测装置，装置包括：

至少一个激光组件，所述激光组件用于发射激光；

至少两个第一摄像装置及至少两个第二摄像装置，所述第一摄像装置用于采集目标区域的自然景观图像，所述第二摄像装置用于采集激光信号，所述激光信号为所述激光组件发射的激光经所述目标区域物体反射得到；以及，

控制主机，所述控制主机用于控制,所述第一摄像装置采集目标区域自然景观图像，并根据所述自然景观图像确定所述目标区域中测量的感兴趣物体，以及控制所述激光组件向所述感兴趣物体发射激光，以及根据所述采集到的激光信号计算所述感兴趣物体的状态。

本申请第二方面还提供一种激光探测装置，装置包括：

第一获取模块，用于获取第一摄像装置采集的目标区域自然景观图像；

感兴趣物体分析模块，用于根据所述目标区域自然景观图像确定所述目标区域中感兴趣物体；

激光发射控制模块，用于根据所述感兴趣物体控制激光组件向所述目标区域中所述感兴趣物体按照第一频率发射预设波长的激光；

第二获取模块，用于获取第二摄像装置采集的所述预设波长的激光经所述目标区域中感兴趣物体以外区域反射得到的第二激光信号；

计算模块，用于根据所述第一激光信号计算得到所述感兴趣物体的状态。

从上述描述可知，本申请提供的激光探测装置，装置包括：至少一个激光组件，激光组件用于发射激光；至少两个第一摄像装置及至少两个第二摄像装置，第一摄像装置用于采集目标区域的自然景观图像，第二摄像装置用于采集激光信号，激光信号为激光组件发射的激光经目标区域物体反射得到；以及，控制主机，控制主机用于控制第一摄像装置采集目标区域自然景观图像，并根据自然景观图像确定目标区域中测量的感兴趣物体，以及控制激光组件向感兴趣物体发射激光，以及根据采集到的激光信号计算感兴趣物体的状态。本申请提供的激光探测装置，可以先使用第一摄像装置采集目标测量区域的自然景观图像，根据目标区域的自然景观图像确定需要测量的目标区域中的感兴趣物体，再控制激光器向该感兴趣物体发射激光，再用第二摄像装置采集发射出的激光经感兴趣物体反射得到的激光信号，根据该激光信号即可计算得到感兴趣物体的状态。本装置可以自动识别待测区域的感兴趣物体，并只对感兴趣物体进行状态测量，避免了大范围的激光信号发射及采集，降低了状态计算的数据量，从而减小了探测计算的复杂度，提高了状态测量的计算效率。在交通工具高速运行时，保证了运行时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的激光探测装置的一种结构示意图；

图2为本申请实施例提供的激光组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的激光探测方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的激光探测装置的另一结构示意图。

具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本实用新型提供的激光探测装置的结构示意图，该装置包括：

至少一个激光组件110(图中仅示出一个)，激光组件110用于发射激光；

至少两个第一摄像装置120(图中仅输出两个)以及至少两个第二摄像装置130(图中仅示出两个)，第一摄像装置120用于采集目标区域的自然景观图像，第二摄像装置130用于采集激光信号，激光信号为激光组件110发射的激光经目标区域物体反射得到；以及，

控制主机140，控制主机140用于控制第一摄像装置120采集目标区域自然景观图像，并根据自然景观图像确定目标区域中测量的感兴趣物体，以及控制激光组件110向感兴趣物体发射激光，以及根据采集到的激光信号计算感兴趣物体的状态。

本实用新型提供的激光探测装置可用于高速运行的交通工具中，用于探测运行方向一定范围内是否存在障碍物体并确定障碍物体的状态。当本实用新型中的激光探测装置处于使用状态时，本装置的控制主机140控制第一摄像装置 120持续采集运行方向一定范围内的实时自然景观图像，控制主机140会根据第一摄像装置120实时采集的自然景观图像分析出运行方向是否有对运行造成影响或威胁的障碍物体，将该障碍物体确定为感兴趣物体。确定感兴趣物体的方法可以是将自然景观图像中的独立的物体图像进行分割提取，再将分割出的图像与存储器中预存的障碍物图像进行比对，当比对匹配率达到预设匹配率时，即可确定该物体为感兴趣物体。感兴趣物体可以是行人、交通工具、安全岛以及交通指示牌等。

当确定了需要进行探测的感兴趣物体后，控制主机140控制激光组件110 的发射状态，控制其向感兴趣物体发射激光并控制第二摄像装置130实时采集激光经感兴趣物体反射后返回的激光信号。控制主机140的计算处理模块再根据采集的激光信号进行计算从而确定感兴趣物体的状态。可以理解的是，计算模块不仅可以根据返回的激光信号计算出感兴趣物体状态测量点的状态，还可以计算出感兴趣物体状态测量点的三维空间位置关系。

本申请中的激光组件110可以是一个也可以是多个，本申请中的第一摄像装置120以及第二摄像装置130可以是两个也可以是两个以上。可以理解的是，激光组件及摄像装置的数量越多，测量的准确性越高。

根据上述描述可知，本实用新型提供的激光探测装置，包括：至少一个激光组件，激光组件用于发射激光；至少两个第一摄像装置及至少两个第二摄像装置，第一摄像装置用于采集目标区域的自然景观图像，第二摄像装置用于采集激光信号，激光信号为激光组件发射的激光经目标区域物体反射得到；以及，控制主机，控制主机用于控制第一摄像装置采集目标区域自然景观图像，并根据自然景观图像确定目标区域中测量的感兴趣物体，以及控制激光组件向感兴趣物体发射激光，以及根据采集到的激光信号计算感兴趣物体的状态。当该装置装载于移动的交通工具上时，可以实时采集交通工具运行方向的自然景观图片，并根据上述图片进行分析确定感兴趣物体，此处感兴趣物体即为可能存在碰撞风险的障碍物，当确定了感兴趣物体后再向感兴趣物体发射激光对感兴趣物体的三维空间位置进行确定。该装置无需对运行方向上所有物体进行位置确定，减小了运算处理的数据量，从而提高了运算速度，进一步提高了交通工具在运行时的安全性。

进一步地，如图2所示，为本申请提供的激光组件的结构示意图，激光组件包括：

激光光源101，激光光源101用于产生预设波长的激光；

透镜系统102，透镜系统102用于将预设波长的激光进行扩束；以及，

衍射系统103，衍射系统103用于根据感兴趣物体对扩束后的激光光斑进行调制，使得出射激光的光斑与感兴趣物体一致。

在本申请实施例中，上述激光探测装置中的激光组件110包括激光光源 101、透镜系统102以及衍射系统103,激光光源101可以是激光二极管，透镜系统102可以是激光扩束镜，由于激光光源101发射的激光一般是一束直径较小的激光，而需要测量的范围往往是运行方向上比较大的区域，因此采用透镜系统102对激光光源101发出的激光束进行扩束。对扩束后的激光束，采用衍射系统103对发射的激光光斑进行调制，衍射系统103可以将激光光束中除发射向感兴趣物体的光线进行滤除，从而使得激光束仅向感兴趣物体进行发射，即使得出射激光的光斑与感兴趣物体一致，从而可以减少返回的激光信号量，进而可以保证加速对感兴趣物体状态的测量。

进一步地，激光光源101产生的激光为红外光和紫外光。

由于红外光以及紫外光均为人体肉眼不可见光，采用上述激光可以避免对其他行人造成影响。

进一步地，第二摄像装置130的镜头前设置有滤光片，滤光片用于过滤预设波长激光以外的光线。

为避免其他光线对状态测量造成影响，第二摄像装置130的镜头前采用特定的滤光片滤除预设波长以外的光线，从而实现仅对预设波长激光信号的接收，进一步提高接收信号的准确性。

进一步地，至少两个第一摄像装置120的拍摄视角在目标区域处重叠，至少两个第二摄像装置130的拍摄视角在目标区域处重叠。

在本申请实施例中，当两个或多个第一摄像装置120以及两个或多个第二摄像装置130的拍摄视角在目标区域处重叠时，根据目视原理，可以进一步提高该测量装置测量的准确性。

进一步地，本装置的控制主机140控制激光组件110按照第一频率向感兴趣物体发射激光外，还控制所述激光组件110按照第二频率向目标区域中感兴趣物体以外区域发射激光，第二频率小于第一频率。

在本申请实施例中，不仅对确定的感兴趣物体进行状态测量，还对感兴趣物体以外的区域进行低频率的探测，从而避免意外的障碍物影响，进一步提高了自动驾驶的交通工具运行时的安全性。

进一步地，控制主机140还用于控制激光组件110向预设的参照物发射激光并根据接收到的反射激光确定测得的参照物之间的距离；

以及将测得的参照物之间的距离与参照物之间的实际距离进行比对，确定校准参数；

以及利用校准参数对感兴趣物体的状态进行校准。

在本申请实施例中，由于自动驾驶的交通工具在运行过程中，尤其在高速运行时，交通工具前进方向上临近交通工具处的空气受到压缩，其空气密度大于正常大气压，一般情况下，距离交通工具越近，其空气密度越大。由于激光在空气中传播会受空气密度不均的情况影响从而产生折射，即探测的激光在探测时并非沿直线传播，而是沿曲线进行传播的，因此测量的感兴趣物体的状态也存在着偏差。因此，需要对探测得到的感兴趣物体的第一状态进行校准，使得探测的感兴趣物体的状态更为准确。本申请实施例提供的校准方法，可以在交通工具上设置两个固定距离的参照物，例如固定设置于在交通工具头部的两个标志线。在运行过程中，探测装置实时探测这两个参照物的距离，并将探测的距离与其实际距离进行比对，从而确定校准参数。确定校准参数后，再利用这个校准参数对探测得到的感兴趣物体的第状态进行校准，从而得到感兴趣物体的校准后的状态。并确定校准后的状态为感兴趣物体最终的状态。可以理解的是，校准后的感兴趣物体的状态更接近其实际的状态，即校准后的探测结果更为准确。可以理解的是，当参照物设置于交通工具头部时，可以对感兴趣物体行进方向前方的感兴趣物体进行校准。当需要对交通工具侧方以及后方的感兴趣物体的状态进行校准时，参照物也可以设置于交通工具的侧边或者尾部，两个参照物之间的距离需确定且与探测装置固定设置。

如图3所示，为本申请提供的激光探测方法的流程示意图，方法包括：

步骤301，获取第一摄像装置采集的目标区域自然景观图像；

步骤302，根据所目标区域自然景观图像确定目标区域中感兴趣物体；

步骤303，根据感兴趣物体控制激光组件向目标区域中感兴趣物体按照第一频率发射预设波长的激光；

步骤304，获取第二摄像装置采集的预设波长的激光经感兴趣物体反射得到的第一激光信号；

步骤305，根据所第一激光信号计算得到感兴趣物体的状态。

在本申请实施例中，本申请提供的激光探测方法为使用图1实施例提供的激光探测装置进行激光探测的探测过程，具体方法的各步骤内容已经在前述实施例中均有描述，此处不再予以赘述。

进一步地，在根据目标区域自然景观图像确定目标区域中感兴趣物体之后，还包括：

根据感兴趣物体控制激光组件向目标区域中感兴趣物体以外区域按照第二频率发射预设波长的激光；

获取第二摄像装置采集的预设波长的激光经目标区域中感兴趣物体以外区域反射得到的第二激光信号；

根据第二激光信号计算得到目标区域中所述感兴趣物体以外区域包含的物体的状态。

在本申请实施例中，除了对目标区域中的感兴趣物体进行状态测量之外，还对目标区域中除了感兴趣物体外的区域进行一个低频探测，从而避免不必要非风险，进一步提高了交通工具运行时的安全性。

进一步地，在确定感兴趣物体的状态之后，还包括：

探测预设的两个参照物之间的距离；

将探测得到的两个参照物之间的距离与两个参照物之间的实际距离进行比对，得到校准参数；

利用校准参数对探测得到的感兴趣物体的状态进行校准。

如图4所示，为本申请实施例提供的又一激光探测装置的结构示意图，装置包括：

第一获取模块401，用于获取第一摄像装置采集的目标区域自然景观图像；

感兴趣物体分析模块402，用于根据目标区域自然景观图像确定目标区域中感兴趣物体；

激光发射控制模块403，用于根据感兴趣物体控制激光组件向目标区域中感兴趣物体按照第一频率发射预设波长的激光；

第二获取模块404，用于获取第二摄像装置采集的预设波长的激光经目标区域中感兴趣物体以外区域反射得到的第二激光信号；

计算模块405，用于根据第一激光信号计算得到感兴趣物体的状态。

可以理解的是，本申请实施例提供的激光探测装置的各模块的功能与图3 实施例中描述的激光探测方法中的各步骤的内容一致，此处不再予以赘述。

本申请还提供了一种存储介质，该存储介质可以是存储器。该存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现图3实施例提供的激光探测方法中的各个步骤。进一步的，该计算机可存储介质还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种设备，该设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上可以被处理器执行的计算机程序。当处理器执行计算机程序时，实现图3实施例提供的提供的激光探测方法中的各个步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以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，模块的划分，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，例如多个模块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。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。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。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块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可读存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，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它顺序或者同时进行。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都是本申请所必须的。

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，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本申请所提供的技术方案的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种激光探测装置，其特征在于，所述装置包括：

至少一个激光组件，所述激光组件用于发射激光；

至少两个第一摄像装置及至少两个第二摄像装置，所述第一摄像装置用于采集目标区域的自然景观图像，所述第二摄像装置用于采集激光信号，所述激光信号为所述激光组件发射的激光经所述目标区域物体反射得到；以及，

控制主机，所述控制主机用于控制所述第一摄像装置采集目标区域自然景观图像，并根据所述自然景观图像确定所述目标区域中测量的感兴趣物体，以及控制所述激光组件向所述感兴趣物体发射激光，以及根据所述采集到的激光信号计算所述感兴趣物体的状态。

2.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光组件包括：

激光光源，所述激光光源用于产生预设波长的激光；

透镜系统，所述透镜系统用于将所述预设波长的激光进行扩束；以及，

衍射系统，所述衍射系统用于根据所述感兴趣物体对扩束后的激光光斑进行调制，使得出射激光的光斑与所述感兴趣物体一致。

3.根据权利要求2所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光光源产生的激光为红外光或紫外光。

4.根据权利要求3所述的激光探测装置，其特征在于，所述第二摄像装置的摄像头前设置有滤光片，所述滤光片用于过滤所述预设波长激光以外的光线。

5.根据权利要求1或2所述的激光探测装置，其特征在于，所述至少两个第一摄像装置的拍摄视角在所述目标区域处重叠，并且所述至少两个第二摄像装置的拍摄视角在所述目标区域处重叠。

6.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述控制主机控制所述激光组件按照第一频率向所述感兴趣物体发射激光，以及控制所述激光组件按照第二频率向所述目标区域中所述感兴趣物体以外区域发射激光，所述第二频率小于所述第一频率。

7.根据权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述控制主机还用于控制激光组件向预设的参照物发射激光并根据接收到的反射激光确定测得的参照物之间的距离；

以及将所述测得的参照物之间的距离与参照物之间的实际距离进行比对，确定校准参数；

以及利用所述校准参数对所述感兴趣物体的状态进行校准。

8.一种激光探测装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取第一摄像装置采集的目标区域自然景观图像；

感兴趣物体分析模块，用于根据所述目标区域自然景观图像确定所述目标区域中感兴趣物体；

激光发射控制模块，用于根据所述感兴趣物体控制激光组件向所述目标区域中所述感兴趣物体按照第一频率发射预设波长的激光；

第二获取模块，用于获取第二摄像装置采集的所述预设波长的激光经所述目标区域中感兴趣物体以外区域反射得到的第二激光信号；

计算模块，用于根据第一激光信号计算得到所述感兴趣物体的状态。

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