WO2023155048A1 - 一种探测装置、终端设备及分辨率的调控方法 - Google Patents
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Abstract
一种探测装置、终端设备及分辨率的调控方法。可应用于自动驾驶、智能驾驶或测绘等领域。其中,探测装置包括发射模组,发射模组对应M个扫描视场,M为大于1的整数。M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式与探测装置的分辨率需求相关。也可以理解为,可基于探测装置的分辨率需求调节M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式。通过调控M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,实现灵活调控探测装置的分辨率,从而可以满足探测装置不同分辨率的需求。进一步,还可通过M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式调节探测装置的全视场范围的大小。
Description
本申请涉及探测技术领域,尤其涉及一种探测装置、终端设备及分辨率的调控方法。
由于探测装置可以感知周围的环境,并可基于感知到的环境信息进行目标的辨识与追踪。因此,探测装置的应用越来越广泛,特别是探测装置在智能终端(如智能运输设备、车辆、智能家居设备、机器人等)上的作用越来越重要。
分辨率是探测装置较为重要的一种性能。当探测装置应用在不同的场景时,对分辨率的需求可能是不同的。例如,在一些可能应用场景中,探测装置的全视场范围内的中心区域需要较高的分辨率。在另一些可能的应用场景中,探测装置的全视场范围内的不同区域需要不同的分辨率,即形成分辨率梯度。
综上,如何使得探测装置可以满足不同的分辨率需求,是亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种探测装置、终端设备及分辨率的调控方法,用于使得探测装置可以满足不同分辨率需求。
第一方面,本申请提供一种探测装置,该探测装置包括发射模组,发射模组对应M个扫描视场,M为大于1的整数。其中,M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式与探测装置的分辨率需求相关。也可以理解为,M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式是由探测装置的分辨率需求确定的。
在一种可能的实现方式中,扫描视场的指向可用该扫描视场对应的空间区域的中心的光信号的出射方向表示。
基于上述方案,由于M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式与探测装置的分辨率需求相关,因此,可以通过调整M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,来灵活调控探测装置的分辨率,从而可以满足探测装置的不同分辨率的需求。例如,在探测装置的全视场范围内,可以实现探测装置的部分视场的分辨率较高,部分视场的分辨率较低。换言之,可以通过改变M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,可提高探测装置的分辨率的可控自由度。进一步,还可通过M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式调节探测装置的全视场范围。其中,探测装置的分辨率需求是指需要探测装置所达到的分辨率,探测装置的分辨率需求可以是预先存储的,或者也可以是根据探测装置的应用场景实时确定的。探测装置的分辨率是指在M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式确定的情况下,探测装置实现的分辨率。可以理解的是,探测装置的分辨率是依据探测装置的分辨率需求来实现的。
在一种可能的实现方式中,发射模组具体用于改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或M个扫描视场的拼接方式,以调整探测装置的分辨率。
在不改变发射模组的结构的情况下,通过改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或M个扫描视场的拼接方式,可以调整探测装置的全视场范围内的分辨率,从 而满足探测装置的不同的分辨率需求。其中,M个扫描视场在水平方向和/或垂直方向进行拼接形成探测装置的全视场范围。
在一种可能的实现方式中,发射模组可包括M个光源模块,一个光源模块对应一个扫描视场;发射模组具体用于改变M个光源模块中至少一个光源模块的位置,以改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变M个扫描视场的拼接方式。
通过M个光源模块独立控制M个扫描视场,改变M个光源模块中至少一个光源模块的位置可以实现改变对应扫描视场的改变和/或扫描视场的拼接方式。
进一步,可选的,M个扫描视场的拼接方式包括以:水平方向拼接、垂直方向拼接、或者水平方向和垂直方向拼接。
通过水平方向的拼接可以实现调控探测装置水平方向的分辨率,通过垂直方向的拼接可以实现调控探测装置垂直方向的分辨率;通过水平方向和垂直方向的拼接可以实现调控探测装置的水平分辨率和垂直分辨率。
在一种可能的实现方式中,M个光源模块位于同一水平面,或者M个光源模块位于不同的水平面。
当M个光源模块位于同一水平面,可以通过改变M个光源模块对应的M个扫描视场的指向,改变M个扫描视场在水平方向的交叠方式,从而可改变探测装置在水平方向的分辨率。当M个光源模块位于不同的水平面,可以改变M个光源模块对应的M个扫描视场在垂直方向的交叠方式,从而可改探测装置在垂直方向的分辨率。
进一步,可选的,发射模组还包括传动模块,传动模块用于在驱动元件的驱动下,改变M个光源模块中至少一个光源模块的位置。
在一种可能的实现方式中,发射模组包括H个光源模块和Q个分光模块,H个光源模块与Q个分光模块组合对应M个扫描视场,H和Q为正整数;发射模组具体用于改变H个光源模块中至少一个光源模块的位置,和/或,改变M个扫描视场对应的传播光路中的至少一个传播光路的开启时间和关闭时间,以改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变M个扫描视场的拼接方式。
通过H个光源模块发射的光信号经Q个分光模块分光后,对应M个扫描视场,从而可通过改变H个光源模块中至少一个光源模块的位置,和/或改变M个扫描视场对应的传播光路的开启时间和关闭时间,可以改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变M个扫描视场的拼接方式,从而可改变探测装置的全视场范围内的分辨率。
进一步,可选的,发射模组还包括传动模块,传动模块用于在驱动元件的驱动下,改变H个光源模块中至少一个光源模块的位置。
在一种可能的实现方式中,探测装置的全视场范围包括至少一个感兴趣区域(region of interest,ROI),进一步,探测装置的分辨率需求与该至少一个感兴趣区域的位置、大小及分辨率需求中的至少一项相关。
进一步,可选的,感兴趣区域可以包括但不限于目标所在的区域,如此,可以实现对目标的跟踪和凝视。
在另一种可能的实现方式中,探测装置的分辨率需求与探测装置的应用场景相关。
基于探测装置的应用场景的差异,探测装置的分辨率需求不同,通过进一步调整探测装置的分辨率,从而可以使得探测装置可以满足不同应用场景的需求。
在一种可能的实现方式中,该探测装置还包括扫描模组,扫描模组用于将发射模组发 射的光信号反射至探测区域,并将经探测区域中的目标反射光信号得到的回波信号反射至接收模组。
通过扫描模组将发射模组发射的光信号反射至探测区域,可以实现对探测区域的探测。
在一种可能的实现方式中,扫描模组包括多面体反射镜、转镜、摆镜、微机电系统(micro electro-mechanical system,MEMS)反射镜中的至少一项。
在一种可能的实现方式中,探测装置还包括控制模组,控制模组用于根据探测装置的分辨率需求生成控制信号,并向发射模组发送控制信号,以控制发射模组改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或M个扫描视场的拼接方式。
具体的,控制模组可用于获取K帧图像的数据,根据K帧图像的数据确定至少一个感兴趣区域(例如待探测的目标所在的区域),根据所述至少一个感兴趣区域生成控制信号,并向发射模组发送控制信号以控制发射模组改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或M个扫描视场的拼接方式,K为正整数。
通过根据前K帧图像的数据,快速聚焦感兴趣区域(例如“关心”的目标),可以实现探测装置算力的合理利用,减少不必要的资源浪费。而且,可以实现对特定目标的跟踪和凝视。
第二方面,本申请提供一种终端设备,该终端设备包括处理器以及上述第一方面或第一方面任意可能实现方式中的探测装置;处理器用于对探测装置获取的目标的关联信息进行处理;或者用于根据探测装置接收到的回波信号确定目标的关联信息。
在一种可能的实现方式中,目标的关联信息可以包括但不限于:目标的距离信息、目标的方位、目标的速度、和/或目标的灰度信息等。
第三方面,本申请提供一种分辨率的调控方法,该方法可应用上述第一方面或第一方面任意可能的可能实现方式中的探测装置。该探测装置可包括发射模组,发射模组对应M个扫描视场,所述M为大于1的整数。该方法包括获取探测装置的分辨率需求,根据探测装置的分辨率需求,调控M个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
在一种可能的实现方式,可根据所述探测装置的分辨率需求生成控制信号,向发射模组发送所述控制信号,所述控制信号用于控制所述发射模组改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
进一步,可选的,可获取K帧图像的数据,所述K为正整数,根据所述K帧图像的数据确定至少一个感兴趣区域,根据所述至少一个感兴趣区域生成所述控制信号。
第四方面,本申请提供一种控制装置,该控制装置用于实现上述第三方面或第三方面中的任意一种方法,包括相应的功能模块,分别用于实现以上方法中的步骤。功能可以通过硬件实现,也可以通过硬件执行相应的软件实现。硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块。
在一种可能的实现方式中,该控制装置例如芯片或芯片系统或者逻辑电路等。有益效果可参见上述第一方面的描述,此处不再赘述。该控制装置可以包括:获取模块和处理模块。该处理模块可被配置为支持该控制装置执行以上第三方面的方法中的相应功能,该获取模块用于支持该控制装置与探测装置或探测装置中的其它功能模组等之间的交互。
第五方面,本申请提供一种芯片,该芯片包括至少一个处理器和接口电路,进一步,可选的,该芯片还可包括存储器,处理器用于执行存储器中存储的计算机程序或指令,使得芯片执行上述第三方面或第三方面的任意可能的实现方式中的方法。
第六方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当计算机程序或指令被控制装置执行时,使得该控制装置执行上述第三方面或第三方面的任意可能的实现方式中的方法。
第七方面,本申请提供一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括计算机程序或指令,当该计算机程序或指令被控制装置执行时,使得该控制装置执行上述第三方面或第三方面的任意可能的实现方式中的方法。
上述第二方面至第七方面中任一方面可以达到的技术效果可以参照上述第一方面中有益效果的描述,此处不再重复赘述。
图1a为本申请提供的一种探测装置在车辆上的位置关系示意图;
图1b示例性地的示出了本申请可能一种应用场景示意图;
图2为本申请提供的一种探测装置的结构示意图;
图3为本申请提供的一种扫描视场与探测装置的全视场范围的关系示意图;
图4a为本申请提供的一种探测装置的分辨率需求;
图4b为本申请提供的另一种探测装置的分辨率需求;
图4c为本申请提供的另一种探测装置的分辨率需求;
图4d为本申请提供的另一种探测装置的分辨率需求;
图4e为本申请提供的另一种探测装置的分辨率需求;
图4f为本申请提供的另一种探测装置的分辨率需求;
图5a为本申请提供的一种M个光源模块的位置关系示意图;
图5b为本申请提供的另一种M个光源模块的位置关系示意图;
图6为本申请提供的一种光源阵列的结构示意图;
图7为本申请提供的一种像素阵列的结构示意图;
图8a为本申请提供的一种光学接收模块和光学发射模块收发同轴的结构示意图;
图8b为本申请提供的一种光学接收模块和光学发射模块收发离轴的结构示意图;
图9为本申请提供的一种探测装置的结构示意图;
图10为申请提供的一种扫描视场的交叠示意图;
图11为本申请提供的一种终端设备的结构示意图;
图12为本申请提供的一种分辨率的控制方法示意图;
图13为本申请提供的一种控制装置的结构示意图;
图14为本申请提供的一种控制装置的结构示意图。
下面将结合附图,对本申请实施例进行详细描述。
本申请提供的探测装置可安装于交通工具,具体可以安装于交通工具的各个位置。例如,探测装置可以安装于交通工具前、后、左、右四个方向中任一方向或任多个方向,以实现对交通工具周围环境信息的捕获。请参阅图1a,交通工具以车辆为例,探测装置以安装于车辆的正前、左前、右前、左后、正后(与1a中未示出)、右后(与1a中未示出)六 个方向为例。
图1b示例性地示出了本申请一种可能的应用场景示意图。该探测装置可感知到如图虚线框所示的扇形区域,该扇形区域可称为探测装置的探测区域。探测装置可以实时或周期性地获取车辆的经纬度、速度、朝向、或一定范围内的目标(例如周围其它车辆、或障碍物等)的信息(例如目标的距离、目标的移动速度、或目标的姿态等)。探测装置或车辆可根据这些获取到的这些信息确定车辆的位置、并可进行路径规划等。例如,利用经纬度确定车辆的位置,或利用速度和朝向确定车辆在未来一段时间的行驶方向和目的地,或利用周围物体的距离确定车辆周围的障碍物数量、密度等。进一步,可选地,结合高级驾驶辅助系统(advanced driving assistant system,ADAS)的功能,可以实现车辆的辅助驾驶或自动驾驶等。应理解,探测装置探测目标的原理是:探测装置以一定方向发射信号光,若在该探测装置的探测区域内存在目标,目标可将接收到的信号光反射回探测装置(被反射的光可以称为回波信号),探测装置再根据回波信号确定目标的信息。
需要说明的是,如上应用场景只是举例,本申请所提供的探测装置(该探测装置包括本申请所提供的光学接收系统)还可以应用在多种其它可能场景,而不限于上述示例出的场景。例如,探测装置还可以安装在无人机上,作为机载雷达。再比如,探测装置也可以安装在路侧单元(road side unit,RSU),作为路边交通探测装置,可以实现智能车路协同通信等。再比如,探测装置可以安装在自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)上,AGV指装备有电磁或光学等自动导航装置,能够沿规定的导航路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。再比如,探测装置也可以应用于远程医疗、远程培训、多人游戏、多人训练等场景。此处不再一一列举。应理解,本申请所描述的应用场景是为了更加清楚的说明本申请的技术方案,并不构成对本申请提供的技术方案的限定,本领域普通技术人员可知,随着新的应用场景的出现,本申请提供的技术方案对于类似于背景技术中的技术问题,同样适用。
上述应用场景可应用于无人驾驶、自动驾驶、辅助驾驶、智能驾驶、网联车、安防监控、远程交互、人工智能或测绘(如室外三维绘图)等领域。
基于上述内容,本申请提出一种探测装置。该探测装置的分辨率可以根据探测装置的分辨率需求灵活调控。也可以理解为,该探测装置可以满足不同分辨率的需求。
在一种可能的实现方式中,该探测装置可包括发射模组,发射模组对应M个扫描视场,M为大于1的整数。M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式与探测装置的分辨率需求相关。也可以理解为,M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式是由探测装置的分辨率需求确定的。或者也可以理解为,基于探测装置的分辨率需求调控M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,以调整探测装置的全视场范围内(或称为整个视场范围内)不同部分视场的分辨率。
其中,扫描视场的指向可用该扫描视场对应的空间区域的中心的光信号的出射方向表示,本申请对此不作限定。进一步,若探测装置的全视场范围内的某个方向为0度,一个扫描视场的指向与这个0度方向之间形成的夹角可称为指向角。不同扫描视场的指向之间形成的夹角称为指向之间的夹角。可以理解的是,一个扫描视场也可称为一个光通道。
请参阅图2,为本申请提供的一种探测装置的结构示意图。该探测装置包括发射模组201。该示例中以发射模组201对应4个扫描视场为例,4个扫描视场的指向均是以扫描视 场对应的空间区域的中心的光信号的出射方向表示的,分别用扫描视场1、扫描视场2、扫描视场3和扫描视场4表示。进一步,可选的,该探测装置还可包括扫描模组202。发射模组201发射的光信号经扫描模组202反射至探测区域,以实现对探测区域的扫描(或称为探测)。
基于上述探测装置,由于M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式与探测装置的分辨率需求相关,因此,可以通过调整M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,来灵活调控探测装置的分辨率,例如,可以通过调整M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,以实现探测装置的全视场范围内部分视场对应较高的分辨率高,部分视场对应较低的分辨率,从而可以满足探测装置的不同分辨率的需求。换言之,可以通过改变M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,可提高探测装置的分辨率的可控自由度。而且,基于该探测装置,不需要改变扫描模组的转速、倾角等参数。进一步,还可通过M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式调节探测装置的全视场范围的大小。
其中,探测装置的分辨率需求是指需要探测装置所达到的分辨率。探测装置的分辨率是指在确定的M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式下,探测装置实现的分辨率。可以理解的是,探测装置的分辨率是基于探测装置的分辨率需求,通过调整M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式后,探测装置的实现的分辨率。探测装置的分辨率是探测装置的全视场范围内对应的分辨率,探测装置的全视场范围内的可以部分视场对应的分辨率较高,部分视场对应的分辨率较低。
在一种可能的实现方式中,M个扫描视场的大小可以相同,或者也可以不同,本申请对此不做限定。进一步,可选的,M个扫描视场的大小也可以灵活控制。M个扫描视场可以实现在水平方向和/或垂直方向拼接,拼接后的视场即为探测装置的全视场范围。请参阅图3,以4个扫描视场为例,在一个完整的扫描周期内,探测装置可以完成对探测区域的全视场范围的扫描,探测区域的全视场范围可由这4个扫描视场拼接出。其中,扫描视场2和扫描视场3部分重叠,扫描视场3和扫描视场4部分重叠。以扫描视场2和扫描视场3为例,重叠部分的分辨率等于扫描视场2对应的分辨率与扫描视场3对应的分辨率的和,可以理解的是,该重叠部分的分辨率高于扫描视场2对应的分辨率,也高于扫描视场3对应的分辨率。
图3中每个扫描视场对应的区域中的椭圆表示发射模组发射的光信号射入探测区域所形成的光斑。这4个扫描视场对应的区域中的光斑可以是发射模组一次发射的光信号射入探测区域形成的;或者也可以是发射模组4次发射的光信号射入探测区域中形成的,例如,发射模组第一次发射的光信号形成扫描视场1对应的区域的光斑,第二次发射的光信号形成扫描视场2对应的区域的光斑,第三次发射的光信号形成扫描视场3对应的区域的光斑,第四次发射的光信号形成扫描视场4对应的区域的光斑;或者也可以是发射模组第一次发射的光信号形成扫描视场1、扫描视场2、扫描视场3和扫描视场4中任一个或任多个对应的区域中的部分光斑,按预设顺序,依次向探测区域投射光信号,最终形成的探测装置的全视场范围对应的区域中的光斑分布。本申请对实现探测装置的分辨率时,发射模组具体发射光信号的顺序不做限定。可以理解的是,扫描视场对应区域中的光斑的形状也可以是其它可能的形状,例如圆形、或者其它可能的不规则图形,图3是以椭圆形为例示意的。此外,扫描视场对应的区域以矩形为例,本申请对扫描视场对应的区域的形状不作限定, 例如还可以是正方形,或者其他规则或不规则的形状。
下面对探测装置的分辨率需求进行介绍。
在一种可能的实现方式中,探测装置的分辨率需求与探测装置的应用场景相关。探测装置的应用场景例如可以包括:探测装置应用于远距离探测,例如室外导航、远距离目标定位等。具体的:车辆在路上行驶,要关注远处动态目标(如车辆)、以及与静态目标(如障碍物)等。再比如探测装置还可应用于近距离探测,如人脸建模、小物体建模等。再比如探测装置还可应用于远距离且需要较大的全视场范围探测。再比如探测装置还可应用于全视场范围内中心区域的分辨率需求较高的场景等,此处不再一一列举。可以理解的是,探测装置应用于不同的场景,对应的分辨率需求可能也不同。
在另一种可能的实现方式中,探测装置的分辨率需求与探测装置的全视场范围内的至少一个感兴趣区域相关,探测装置的全视场范围内可能有一个或多个感兴趣区域,不同感兴趣区域的分辨率需求可能相同也可能不同。比如,探测装置需要探测的动态目标和静态目标所在的区域都属于感兴趣区域,动态目标和静态目标所在区域的分辨率需求可能不同。在探测装置的全视场范围内,感兴趣区域相较于其它区域需要被重点关注。具体的,探测装置的分辨率可与感兴趣区域的位置、大小及分辨率需求中的至少一项相关。其中,感兴趣区域例如可以是“关心”的目标所在的区域;或者也可以是探测装置的全视场范围的中心视场对应的区域、或者也可以探测装置的全视场范围内的中心视场的两侧对应的轴对称区域等。感兴趣区域可以是以方框、圆、椭圆、或其它规则或不规则图形等方式确定出的区域。
如下示例性的给出了两种可能的获取探测装置的分辨率需求的实现方式。
实现方式A,基于探测装置获取的前K帧图像的数据确定探测装置的分辨率需求。
一种可能的实现方式中,可以先获取K帧图像的数据,并根据这K帧图像的数据,确定至少一个感兴趣区域,感兴趣区域可以是“关心”的目标(如动态目标和/或静止目标)所在的区域,进一步,可确定需要提高感兴趣区域的分辨率,且动态目标所在区域的分辨率可设置的高于静态目标所在区域的分辨率。具体基于该感兴趣区域确定出的探测装置的具体分辨率可以是预先存储的。
实现方式B,根据探测装置的应用的场景确定的探测装置的分辨率需求。
在一种可能的实现方式中,探测装置在不同的应用场景中,探测装置的分辨率需求是不同的。也可以是预先存储探测装置的应用场景与探测装置的分辨率需求的关系。探测装置的应用场景的选择可以是用户操作探测装置上的应用选择的。
需要说明的是,上述给出的三种获取探测装置的分辨率需求仅是示例。本申请中,还可以通过其它传感器如相机(camera)、太阳跟踪器、惯性传感器(inertial measurement unit,IMU)等获取探测装置周围环境的基本情况,从而作为探测装置的输入信息,探测装置可基于输入信息,获取分辨率需求。或者,还可以根据几个特定的条件输入(如太阳光强度、方位角等)在探测装置中内置固定的几个场景之间切换,每个场景预置对应一种分辨率需求。
为了便于方案的说明,如下以发射模组对应四个扫描视场(分别称为扫描视场1、扫描视场2、扫描视场3和扫描视场4)为例,一种扫描视场对应一种线型的矩形。下面示例性地的示出了三种可能的分辨率需求。
下文中以四个扫描视场的分辨率相同为例,每个扫描视场的分辨率为P,下文中的1倍分辨率是指为分辨率P的1倍,2倍分辨率是指为分辨率P的2倍,3倍分辨率是指为分辨率P的3倍,4倍分辨率是指为分辨率P的4倍,等等。
分辨率需求1,探测装置的分辨率具有分辨率梯度。请参阅图4a,所述探测装置的全视场范围内的分辨率需求为:从左至右依次为1倍分辨率、2倍分辨率、3倍分辨率、4倍分辨率、3倍分辨率、2倍分辨率和1倍分辨率。具体的:扫描视场1对应的区域与扫描视场2对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;扫描视场1对应的区域、扫描视场2对应的区域、及扫描视场3对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为3倍分辨率;扫描视场1对应的区域、扫描视场2对应的区域、扫描视场3对应的区域以及扫描视场4对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为4倍分辨率;扫描视场2对应的区域、扫描视场3对应的区域、及扫描视场4对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为3倍分辨率;扫描视场3对应的区域与扫描视场4对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;其它区域的分辨率为1倍分辨率。
分辨率需求2,探测装置具有较大的全视场范围且在探测装置的全视场范围内的中心区域为2倍分辨率,请参阅图4b。具体的:扫描视场2对应的区域与扫描视场3对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率,其它区域的分辨率为1倍分辨率;扫描视场1对应的区域、扫描视场4对应的区域的分辨率均为1倍分辨率。
分辨率需求3,探测装置的全视场范围内的中心区域为4倍分辨率,4倍分辨率区域的上下左右均为2倍分辨率,其余区域为1倍分辨率,请参阅图4c。具体的:扫描视场1对应的区域与扫描视场2对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率,扫描视场1对应的区域与扫描视场3对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;扫描视场3对应的区域与扫描视场4对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;扫描视场2对应的区域与扫描视场4对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;扫描视场1对应的区域、扫描视场2对应的区域、扫描视场3对应的区域以及扫描视场4对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为4倍分辨率;其它区域的分辨率为1倍分辨率。
如下以发射模组对应三个扫描视场(分别为扫描视场1、扫描视场2和扫描视场3)为例,示例性地的示出了两种可能的探测装置的分辨率需求。
分辨率需求4,探测装置的全视场范围内的中心区域为3倍分辨率,请参阅图4d。具体的:扫描视场1对应的区域、扫描视场2对应的区域部分重叠,重叠部分的区域与扫描视场3对应的区域全部重叠,重叠区域对应的分辨率为3倍分辨率,其它区域的分辨率为1倍分辨率。
分辨率需求5,探测装置的全视场范围内的中心区域为轴对称的2倍分辨率,即中心区域对称视场范围内的点云2倍加密,请参阅图4e。具体的:扫描视场1对应的区域与扫描视场3对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;扫描视场2对应的区域与扫描视场3对应的区域部分重叠,重叠区域对应的分辨率为2倍分辨率;其它区域的分辨率为1倍分辨率。
基于该探测装置的分辨率需求,可以使得探测装置实现对特定区域的高性能探测和广视场角范围的有效探测,从而可以兼顾长程测距激光雷达(Long range lidar,LRL)和中程测距激光雷达(middle range lidar,MRL)的场景需求。
可以理解的是,上述给出的探测装置的分辨率需求仅是示例,也可以是其它任意可能的分辨率需求,如图4f所示的探测装置的分辨率需求。此外,实现上述任一种探测装置的分辨率需求也不限于上述图中给出的方式,也可以是其它任意可以实现分辨率需求的拼接方式,本申请对此不作限定。
需要说明的是,上述给出的探测装置的分辨率需求中M个扫描视场中至少两个扫描视场存在交叠或相接,但在实际应用中,M个扫描视场中也可以存在至少两个扫描视场不相接(或称为不连贯),或者也可以理解为,M个扫描视场未完全覆盖探测区域,即探测区域中存在未被M个扫描视场扫描的区域。
下面对图2所示的各个功能模组进行详细介绍说明,以给出示例性的具体实现方案。为方便说明,下文中的发射模组和扫描模组均未加数字标识。
一、发射模组
在一种可能的实现方式中,发射模组可改变(或称为调控)M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向,进一步,还可调控M个扫描视场的拼接方式,从而可实现调整探测装置的分辨率,以满足探测装置的分辨率需求。
下面基于发射模组的结构,分情形介绍发射模组改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向的可能实现。
情形1,发射模组包括M个光源模块,一个光源模块对应一个扫描视场。
基于该情形1,M个光源模块对应M个扫描视场。也可以理解为,M个扫描视场由M个光源模块独立控制。
在一种可能的实现方式中,M个光源模块可以位于同一水平面,也可以理解为,M个光源模块位于同一层,或者也可以理解为M个光源为一维分布,请参阅图5a。应理解,图5a是以M=3为例示例的,本申请对M的具体数量不作限定。
或者,M个光源模块也可以位于不同的水平面,也可以理解为M个光源模块位于不同层,或者也可以理解为M个光源模块为二维分布,请参阅图5b。应理解,图5b是以M=3为例示例的,本申请对M的具体数量不作限定。
在一种可能的实现方式中,通过改变M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向,可以改变M个扫描视场的交叠关系,从而满足探测装置的分辨率需求和视场角需求。下面示例性的示出了三种改变M个扫描视场在交叠关系的可能的方式。
方式一,M个光源模块可设置于传动模块上,传动模块可在驱动模块的驱动下带动M个光源模块中至少一个光模块移动,从而可以改变M个光源模块中至少一个光源模块对应的扫描视场的指向,即可改变M个扫描视场的指向之间的夹角,从而可改变M个扫描视场的交叠关系。其中,传动模块例如可以是滑轨、导轨、丝杠(如滚珠丝杠)、螺杆、齿轮或凸轮筒等。驱动模块例如可以是步进电机、音圈电机、马达(如步进马达、直流马达、静音马达、伺服马达)、或微动扫描器等。
具体的,探测装置可预先存储分辨率需求与M个扫描视场的指向之间的关系,如表1所示。以探测装置中预先存储n个分辨率需求以及n个分辨率需求对应的M个扫描视场的指向为例。
表1 分辨率需求与扫描视场的指向关系
扫描视场1的指向 | … | 扫描视场M的指向 | |
分辨率需求1 | 指向 11 | … | 指向 1M |
… | … | … | … |
分辨率需求n | 指向 n1 | … | 指向 nM |
进一步,探测装置还可预先存储分辨率需求与光源模块的位置关系,请参阅表2。其中,光源模块的位置可用三维坐标(x,y,z)表示。
表2 分辨率需求与光源模块的位置关系
光源模块1 | … | 光源模块M | |
分辨率需求1 | 位置 11 | … | 位置 1M |
… | … | … | … |
分辨率需求n | 位置 n1 | … | 位置 nM |
或者,探测装置也可以预先存储M个扫描视场的指向与光源模块的位置的转换关系。进一步,探测装置可根据分辨率需求,确定出M个扫描视场的指向,再根据M个扫描视场的指向与光源模块的位置转换关系,确定出M个光源模块中每个光源模块的位置,从而可通过控制模组控制驱动模块驱动传动模块带动M个光源模块改变位置,从而可满足探测装置的分辨率需求。
或者,探测装置可预先存储分辨率需求与光源模块的位置的转换关系。进一步,探测装置可根据分辨率需求,确定出M个光源模块中每个光源模块的位置,从而可通过控制模组控制驱动模块驱动传动模块带动M个光源模块改变位置,从而可满足探测装置的分辨率需求。
方式二:控制模组控制M个光源模块发射光信号的开启时间和关闭时间,从而改变M个扫描视场的交叠关系。
在一种可能的实现方式中,探测装置可预先存储分辨率需求与M个光源模块发射光信号的开启时间和关闭时间的关系,请参阅表3。通过改变M个光源模块中至少一个光源模块发射光信号的开启时间和关闭时间,可以改变对应的扫描视场的指向。
表3 分辨率需求与M个光源模块发射光信号的开启时间和关闭时间的关系
进一步,探测装置还可以预先存储M个光源模块的开启顺序与分辨率需求的关系。
示例性地,若探测装置的分辨率需求为分辨率需求1,光源模块1发射光信号的开启时间为t
11,关闭时间为t
1i;光源模块M发射光信号的时间为t
1M,关闭时间为t
1j。也可以理解为,控制模组可以灵活控制光源模块的开启时长,从而满足不同的分辨率需求。
方式三,控制模组可以控制M个扫描视场的能量分光比,从而可改变M个扫描视场的交叠关系。
在一种可能的实现方式中,探测装置可预先存储分辨率需求与M个光源模块发射的光信号的能量占比的关系,请参阅表4。通过改变M个光源模块发射的光信号的能量占比, 以改变M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向。
表4 分辨率需求与光源模块发射的光信号的能量占比关系
需要说明的是,上述给出的三种方式仅是示例,本申请对改变M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向的具体方式不作限定,例如,也可以是通过上述三种方式中任意两种或三种的组合来实现改变M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向。
情形2,发射模组包括H个光源模块和Q分光模块,H个光源模块与Q个分光模块组合对应M个扫描视场。
也可以理解为,H个光源模块发射的H个光信号经Q个分光模块分光后,对应M个扫描视场。例如,H可以等于1,M个扫描视场可由同一个光源模块发射的光信号经分光模块分光后得到。
示例性地,分光模块可以为衍射光学器件(diffractive optical elements,DOE)。DOE可以将光源模块发射的光信号均匀地分为多个,光信号的传播方向可根据实际需求灵活设计。可以理解的是,DOE分出的光信号的数量、以及光信号之间的间隔可由DOE的物理结构来决定。需要说明的是,分光模块可以对射入的光信号的能量分光是均分的,或者也可以不是均分的,本申请对此不做限定。
在一种可能的实现方式中,H个光源模块可以位于同一水平面,也可以理解为,H个光源模块位于同一层,或者也可以理解为H个光源为一维分布。或者,H个光源模块也可以位于不同的水平面,也可以理解为H个光源模块位于不同层,或者也可以理解为H个光源模块为二维分布。
下面示例性的示出了三种改变M个扫描视场至少一个扫描视场的指向,以改变M个扫描视场的交叠关系的可能的方式。
方式A,发射模组用于改变H个光源模块中至少一个光源模块的位置,以改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变所述M个扫描视场的拼接方式,从而可改变M个扫描视场的交叠关系。该过程可参见前述情形一中的方式一的介绍,具体可将上述情形一中的方式一的“M个光源模块”用“H个光源模块”替换,此处不再赘述。
方式B,发射模组可用于改变所述M个扫描视场对应的传播光路中的至少一个传播光路的开启时间和关闭时间,以改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变所述M个扫描视场的拼接方式,从而可改变M个扫描视场的交叠关系。
在一种可能的实现方式中,探测装置可预先存储分辨率需求与M个扫描视场对应的M个传播光路的开启时间和关闭时间,请参阅表5。
表5 分辨率需求与M个传播光路的开启时间和关闭时间的关系
光路1的开启时间和关闭时间 | … | 光路M的开启时间和关闭 | |
分辨率需求1 | t 11′~t 1i′ | … | t 1M′~t 1j′ |
… | … | … | … |
分辨率需求n | t n1′~t ni′ | … | t nM′~t nj′ |
方式C,发射模组可用于改变H个光源模块中至少一个光源模块的位置、以及改变所述M个扫描视场对应的传播光路中的至少一个传播光路的通过和/或关闭时间以改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变所述M个扫描视场的拼接方式,从而可改变M个扫描视场的交叠关系。具体可参见上述方式A和方式B的介绍,此处不再赘述。
需要说明的是,M个扫描视场可以在水平方向实现交叠,和/或也可以在垂直方向实现交叠。进一步,控制M个扫描视场在水平方向交叠,可以满足探测装置在水平方向的分辨率(称为水平分辨率)需求和水平方向的视场角(称为水平视场角)的需求。而且,交叠区域内的水平分辨率较高。控制M个扫描视场在垂直方向交叠,可以满足探测装置在垂直方向的分辨率(称为垂直分辨率)需求和垂直方向的视场角(称为垂直视场角)的需求。而且,交叠区域内的垂直分辨率较高。
在一种可能的实现方式中,光源模块例如可以是点光源、或者也可以是光源阵列、或者也可以是其它适用于探测装置的光源。示例性的,光源模块例如可以包括垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)、边缘发射激光器(edge emitting laser,EEL)、全固态半导体激光器(diode pumped solid state laser,DPSS)、光纤激光器、或固体激光器等。其中,光源模块可以发射脉冲光信号。
其中,光源阵列可表示为m×n,也可以理解为,光源阵列可包括m行n列。其中,m为大于1的整数,n为正整数;或者m为正整数,n为大于1的整数。如图6所示,为本申请提供的一种光源阵列的结构示意图。该光源阵列以m×n=5×5为例。换言之,该示例中光源阵列以5行5列为例。在一种可能的实现方式中,光源阵列的寻址方式可以包括但不限于按点选通、按列选通、按行选通、按感兴趣区域(例如特定的图案或特定的顺序等)选通、或者按对角线选通、或按其它可能的方式选通等,本申请对此不作限定。为了减小光学串扰,寻址光源阵列中的相邻光源的时间可以设置较大些。
可以理解的是,光源阵列的寻址方式还与光源阵列中的光源的物理连接关系相关。例如,光源阵列中同一行内的光源串联,不同行之间并联,可以按行寻址光源。再比如,光源阵列中同一列内的光源串联,不同列之间并联,可以按列寻址光源。再比如,光源阵列中各个光源并联,可以按点选通、或按列选通,或按行选通,或者倾斜寻址光源,或按感兴趣区域选通、或按其它可能的方式选通。此处不再一一列举。
当光源阵列中的光源被选通后,可实现对对应视场的扫描。示例性地,发射模组包括三个光源模块,一个光源模块对应一个光源阵列,一个光源阵列对应一个扫描视场,一个光源阵列对应一个最大视场。三个光源阵列分别为光源阵列A、光源阵列B和光源阵列C,光源阵列A对应扫描视场A,光源阵列B对应扫描视场B,光源阵列C对应扫描视场C。也可以理解为,光源阵列A中的光源全部被选通后,可实现对扫描视场A的探测;光源阵列B中的光源全部被选通后,可实现对扫描视场B的探测;光源阵列C中的光源全部被选通后,可实现对扫描视场C的探测。
再比如,发射模组可包括三个光源模块,一个光源模块对应一个点光源,点光源配合扫描模组(可参见下述相关介绍),可实现对探测区域的扫描。三个点光源分别为点光源a、点光源b和点光源c,点光源a对应扫描视场a,点光源b对应扫描视场b,光源c对应扫描视场c。需要说明的是,点光源也可以是光源阵列中某个被点亮的光源。可以理解的是, 点光源对应的最大视场角是相同的,与扫描模组的反射面相关。
在一种可能的实现方式中,光源模块发射的光信号的波长范围可以在850纳米(nm)~1550nm。
二、扫描模组
在一种可能的实现方式中,扫描模组可用于将发射模组发射的光信号反射至探测区域,并将经目标反射光信号得到的回波信号反射至接收模组,以实现对探测区域的探测。
通常需要对探测区域实现二维扫描,扫描模组例如可以是(two-dimensional,2D)扫描器、或者也可以是通过两个(one-dimensional,1D)维扫描器的组合,从而实现对二维空间(探测区域)的二维扫描。
示例性地,扫描模组例如可以是多面体反射镜、转镜、摆镜、或微机电系统MEMS反射镜中的任一项或任多项的组合。其中,多面体反射镜例如可以包括四面体反射镜、六面体反射镜、七面体反射镜等。
在一种可能的实现方式中,二维扫描器可以是两个一维扫描器组合。例如,两个一维扫描器分别为七面体反射镜和反射镜为例。该七面体反射镜的每转动一个角度,可将光源模块发射的光信号反射至探测区域,从而实现对探测区域的水平方向的扫描。平面反射镜每转动一个角度,可将光源模块发射的光信号反射至探测区域,从而可实现对探测区域的垂直方向的扫描。
进一步,可选的,可以先对探测区域的水平方向扫描完成后再对探测区域的垂直方向进行扫描;或者,也可以先对探测区域的垂直方向扫描完成后再对探测区域的水平方向进行扫描;或者,也可以水平方向和垂直方向交替进行扫描;本申请对此不作限定。
在一些实施例中,若光源模块为光源阵列(如图6),可以通过电学扫描实现对探测区域的探测的。具体的,可以通过调控电压、电流、频率等物理参量实现将光源模块中的发射的能量投射到探测区域的调控。例如可以按点、按行、按列、按区域、或案其它可能的自定形式等,实现对探测区域(即二维空间)的扫描。
在一种可能的实现方式中,探测装置还可包括接收模组。进一步,探测装置还可包括控制模组,如下分别进行详细介绍。
三、接收模组
接收模组可包括探测模块和光学接收模块。其中,探测模块例如可以像素阵列或其它可能适用于探测装置的探测器(如光电二极管)等。其中,像素阵列可表示为p×q,也可以理解为,像素阵列可包括p行q列。其中,p为大于1的整数,q为正整数;或者p为正整数,q为大于1的整数。如图7所示,为本申请提供的一种像素阵列的结构示意图。该像素阵列以p×q=5×5为例。换言之,该示例中像素阵列以5行5列为例。示例性地,像素阵列中的像素例如可以包括但不限于:单光子雪崩二极管(single-photon avalanche diode,SPAD)、或数字硅光电倍增管(silicon photomultiplier,SiPM)、崩光电二极管(avalanche photodiode,APD)。
在一种可能的实现方式中,像素阵列的选通方式包括但不限于按点选通、按列选通、按行选通、按感兴趣区域选通、或者按对角线选通、或者其它可能的方式选通等。
一种具体的示例中,像素阵列选通像素的方式与光源阵列寻址光源的方式一致。例如,光源阵列按行寻址光源,像素阵列也按行选通像素。进一步,可以是按从第一行向最后一 行的顺序,或者也可以是按从最后一行向第一行的顺序,或者也可以是从中间某一行开始向边缘行的顺序,等等,本申请对此不作限定。再比如,光源阵列按列选址光源,像素阵列也按列选通像素。进一步,可以是按从第一列向最后一列的顺序,或者也可以是按从最后一列向第一列的顺序,或者也可以是从中间某一列开始向边缘列的顺序,等等,本申请对此不作限定。
在一种可能的实现方式中,光学接收模块用于接收回波信号,并将回波信号传播至探测模块。示例性的,光学接收模块可以包括至少一个光学镜片。其中,光学镜片可以是单片的球面透镜、单片的非球面透镜、多片球面透镜的组合(例如凹透镜的组合、凸透镜的组合或凸透镜和凹透镜的组合等)、多片非球面透镜的组合、或者球面透镜和非球面透镜的组合。通过多片球面透镜和/或非球面透镜的组合,有助于降低光学成像系统的像差,从而可提高探测装置的成像质量。可以理解的是,凸透镜和凹透镜有多种不同的类型,例如凸透镜例如可以包括但不限于双凸透镜、平凸透镜和凹凸透镜等;凹透镜可以包括但不限于双凹透镜、平凹透镜以及凹凸透镜等。
需要说明的是,光学接收模块可以与上述光学发射模块是收发同轴(请参阅图8a)的,或者也可以收发离轴(请参阅图8b)的。对于收发离轴的光学接收模块和光学发射模块,光学接收模块和光学发射模块的结构可以是相同的。对于收发同轴的光学接收模块和光学发射模块,发射模组发射的光信号与经目标反射光信号得到的回波信号的传播路径相同。
进一步,可根据焦平面成像的光学原理实现发射视场与接收视场的一一对准。具体的,光学接收模块和光学发射模块可统称为光学成像系统,光源模块可位于光学成像系统的物方焦平面,探测模块的光敏面位于光学成像系统的像方焦平面。基于此,光源模块发射的光信号经光学成像系统传播至探测区域,探测区域中的目标反射光信号得到的回波信号经光学成像系统可在像方焦平面的探测模块上成像。
四、控制模组
在一种可能的实现方式中,控制模组可用于根据探测装置的分辨率需求生成控制信号,并向发射模组发送控制信号,以控制发射模组改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或M个扫描视场的拼接方式,从而满足探测装置的分辨率需求。
进一步,可选的,控制模组可用于获取K帧图像的数据,K为正整数,根据K帧图像的数据确定至少一个感兴趣区域,根据至少一个感兴趣区域(例如根据感兴趣区域的位置、大小以及分辨率需求中的至少一项)生成控制信号,并向发射模组发送控制信号,以控制发射模组改变M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或M个扫描视场的拼接方式。
示例性的,控制模组可以包括一个或多个处理单元,处理单元可以是具有信号(或数据)的处理能力的电路,在一种实现中,处理单元可以是具有指令读取与运行能力的电路,例如中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器、图形处理器(graphics processing unit,GPU)(可以理解为一种微处理器)、或数字信号处理器(digital singnal processor,DSP)等;在另一种实现中,处理单元可以通过硬件电路的逻辑关系实现一定功能,该硬件电路的逻辑关系是固定的或可以重构的,例如处理单元为专用集成电路(application-specific integrated circuit,ASIC)或可编程逻辑器件(programmable logic device,PLD)实现的硬件电路,例如现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)。在可重构的硬件电路中,处理单元加载配置文档,实现硬件电路配置的过程,可以理解为 处理单元加载指令,以实现以上控制模组的功能的过程。此外,处理单元还可以是应用处理器(application processor,AP)、图像信号处理器(image signal processor,ISP)、或者其它可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件,硬件部件或者其任意组合等。其中,不同的处理单元可以是独立的器件,也可以集成在一个或多个处理器中。
基于上述内容,下面给出上述探测装置的一种具体实现方式。以便于进一步理解上述探测装置的结构及探测装置的工作过程。需要说明的是,上述给出各个模组中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,根据其内在的逻辑关系可以组合形成其它可能的探测装置。下面给出的一种探测装置仅是示例。
如图9所示,为本申请提供的一种探测装置的结构示意图。该探测装置包括发射模组901和扫描模组902。其中,发射模组901以包括三个光源模块为例,三个光源模块分别为光源模块1、光源模块2和光源模块3,三个光源模块位于传动模块上,且三个光源模块位于同一水平面。其中,一个光源模块对应一个扫描视场,三个扫描视场的指向可根据探测装置的分辨率需求灵活调整。扫描模组902以包括多面体反射镜和摆镜为例。该多面体反射镜的每转动一个角度,可将光源模块发射的光信号反射至探测区域的一个位置,从而实现对探测区域的水平方向的扫描。摆镜每转动一个角度,可将光源模块发射的光信号反射至探测区域的一个位置,从而可实现对探测区域的垂直方向的扫描。进一步,可选的,该探测装置还可以包括接收模组,具体可参见前述相关介绍,此处不再赘述。
基于上述探测装置,由于M个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式与探测装置的分辨率需求相关,因此,可以在不改变扫描模组的转速、倾角等参数的情况下,通过M个扫描视场中至少一个扫描视场的指向和M个扫描视场的拼接方式,灵活调控探测装置的分辨率,从而可以满足探测装置的不同分辨率的需求。
示例性地,可通过调整三个扫描视场的指向,获得如图10所示的探测装置的分辨率需求和视场角需求。其中,光源模块1对应扫描视场的指向与光源模块2对应的扫描视场的指向之间的夹角
满足下述公式1,光源模块2对应的扫描视场的指向与光源模块3对应的扫描视场的指向之间的夹角Φ满足下述公式2。
Φ=0.5×(HFOV-θ) 公式2
其中,α表示中心交叠实现3倍分辨率的视场角,扫描模组的反射面对应的最大扫描角,HFOV表示平方向视场角(horizontal field of view,HFOV),VFOV表示垂直方向视场角(vertical field of view,VFOV)。
基于上述描述的探测装置的架构和功能原理,本申请还可以提供一种终端设备。请参阅图11,为本申请提供的一种终端设备的结构示意图。该终端设备1100可以包括上述任一实施例中的探测装置1101,进一步,还可以包括控制装置1102。探测装置1101可以将确定出的目标的关联信息发送至控制装置1102。控制装置1102用于根据接收到的目标的关联信息,规划行驶路径。例如躲避行驶路径上的障碍物等。
其中,探测装置1101例如可以是激光雷达,可利用探测光来感测终端设备的周面环境内的目标。在一些实施例中,除了感测目标以外,激光雷达还可用于感测目标的速度和/或前进方向等。探测装置1101可以是上述任一实施例中的探测装置,具体可参见前述相关 介绍,此处不再赘述。
终端设备1100的部分或所有功能受控制装置1102控制。控制装置1102可包括至少一个处理器11021,处理器11021执行存储在例如存储器11022这样的非暂态计算机可读介质中的指令110221。进一步,该终端设备还可包括收发器11023。例如,收发器11023可用于接收来自探测装置1101的目标的关联信息。控制装置1102还可以是采用分布式方式控制终端设备1100的个体组件或子系统的多个计算设备。
处理器11021可以包括一个或多个处理单元,关于处理单元的介绍可参见上述控制模组中处理单元的描述,此处不再赘述。尽管图11功能性地图示了处理器、存储器、和在相同块中的控制装置1102的其它元件,但是本领域的普通技术人员应该理解该处理器和存储器实际上可以不存储在相同的物理外壳内的多个处理器或存储器。例如,存储器可以是硬盘驱动器或位于不同于控制装置1102的外壳内的其它存储介质。再比如,处理器也可以远离该车辆但可以与该车辆进行无线通信。
在一些实施例中,存储器11022可包含指令110221(例如,程序逻辑),指令110221可被处理器11021读取来执行终端设备1100的各种功能,包括以上描述的功能。存储器11022也可包含额外的指令,包括向终端设备的其它系统(如推进系统)发送数据、从其接收数据、与其交互和/或对其进行控制的指令。除了指令110221以外,存储器11022还可存储数据,例如探测装置1101检测到的数据,车辆的位置、方向、速度以及其他信息。
存储器11022例如可以是随机存取存储器(random access memory,RAM)、闪存、只读存储器(read-only memory,ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM,PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM,EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM,EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器,从而使处理器能够从该存储介质读取信息,且可向该存储介质写入信息。另一种示例中,存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外,该ASIC可以位于探测装置中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于探测装置中。
需要说明的是,图11给出的终端设备的功能框架只是一个示例,在其它示例中,终端设备1100可以包括更多、更少或不同的装置(或系统),并且每个装置可以包括更多、更少或不同的组件。此外,示出的装置和结构可以按任意种的方式进行组合或划分,本申请对此不做具体限定。
在一种可能的实现方式中,上述终端设备中可安装有多个应用,不同的应用可对应探测装置应用于不同的场景。例如,以第一应用为例,响应于用户操作,启动该第一应用后,该第一应用可向探测装置中的控制模组发送探测装置所应用的场景的分辨率的需求,控制模组可基于探测装置的分辨率的需求生成控制信号,并向发射模组发送该控制信号,以控制发射模组所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
示例性地,该终端设备例如可以是交通设备,交通设备例如可以是车辆(例如无人车、智能车、电动车、或数字汽车等)、船、机器人、测绘设备、无人机、智能家居设备(例如扫地机器人等)、智能制造设备(例如工业设备)、智能运输设备(例如自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)、无人运输车、或货车等)等。其中,AGV指装备有电磁或光学等自动导航装置,能够沿规定的导航路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能 的运输车。
基于上述交通工具,可以较灵活的控制M个扫描视场的拼接方式,从而可实现灵活调控探测装置的分辨率,例如,可以提高感兴趣区域的分辨率,从而更加适用于自动驾驶过程中探测装置的分辨率需求。
基于上述内容和相同的构思,本申请提供一种分辨率的控制方法,请参阅图12的介绍。该分辨率的控制方法可应用于上述图2至图10任一实施例所示的探测装置。也可以理解为,可以基于上述图2至图10任一实施例所示的探测装置来实现分辨率的控制方法。或者,该探测控制方法也可以应用于上述图11所示的终端设备。也可以理解为,可以基于上述图11所示的终端设备来实现分辨率的控制方法。
该分辨率的控制方法可由控制装置执行,该控制装置可以属于探测装置,例如可以为探测装置中的控制模组,或者也可以是独立于探测装置的装置,例如芯片或芯片系统等。当该控制装置属于车辆时,该控制装置可以是车辆中的域处理器,或者也可以是车辆中的电子控制单元(electronic control unit,ECU)等。
请参阅图12,为本申请提供的一种分辨率的调控方法流程示意图。该方法包括以下步骤:
步骤1201,获取探测装置的分辨率需求。
该步骤1201中的探测装置的分辨率需求可参见前述相关介绍,此处不再赘述。关于获取探测装置的分辨需求可参见前述实现方式A和实现方式B的介绍,此处不再赘述。
步骤1202,根据探测装置的分辨率需求,调控M个扫描视场的指向和/或M个扫描视场的拼接方式。
在一种可能的实现方式中,可根据探测装置的分辨率需求生成控制信号。进一步,可向发射模组发送控制信号,以控制发射模组调控M个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
通过上述步骤1201至步骤1202可以看出,通过调控M个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式,可以满足探测装置不同的分辨率需求。可以理解的是,调控探测装置的分辨率也可以理解为是调控点云密度或点云的拓扑。
基于上述内容和相同构思,图13和图14为本申请的提供的可能的控制装置的结构示意图。这些控制装置可以用于实现上述方法实施例中如图12中的方法,因此也能实现上述方法实施例所具备的有益效果。在本申请中,该控制装置可以是上述探测系统中的控制模组,或者也可以上述图11终端设备中的处理器,或者也可以由其它独立的控制装置(如芯片)等。
如图13所示,该控制装置1300包括处理模块1301和获取模块1302。控制装置1300用于实现上述图12中所示的方法实施例中的方法。
当控制装置1300用于实现图12所示的方法实施例的方法时:获取模块1302用于获取所述探测装置的分辨率需求;处理模块1301用于根据所述探测装置的分辨率需求,调控所述M个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
应理解,本申请实施例中的处理模块1301可以由处理器或处理器相关电路组件实现,获取模块1302可以由接口电路等相关电路组件实现。
基于上述内容和相同构思,如图14所示,本申请还提供一种控制装置1400。该控制装置1400可包括处理器1401和接口电路1402。处理器1401和接口电路1402之间相互耦合。可以理解的是,接口电路1402可以为输入输出接口。可选地,控制装置1400还可包括存储器1403,用于存储处理器1401执行的计算机程序或指令等。
当控制装置1400用于实现图12所示的方法时,处理器1401用于执行上述处理模块1301的功能,接口电路1402用于执行上述获取模块1302的功能。
基于上述内容和相同构思,本申请提供一种芯片。该芯片可包括处理器和接口电路,进一步,可选的,该芯片还可包括存储器,处理器用于执行存储器中存储的计算机程序或指令,使得芯片执行上述图12中任意可能的实现方式中的方法。
本申请的实施例中的方法步骤可以通过硬件的方式来实现,也可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成,软件模块可以被存放于存储器中,存储器可参见上述存储器11022的介绍,此处不再赘述。
在上述实施例中,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时,全部或部分地执行本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、网络设备、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质,例如,软盘、硬盘、磁带;也可以是光介质,例如,数字视频光盘(digital video disc,DVD);还可以是半导体介质,例如,固态硬盘(solid state drive,SSD)。
在本申请的各个实施例中,如果没有特殊说明以及逻辑冲突,不同的实施例之间的术语和/或描述具有一致性、且可以相互引用,不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。
本申请中,“均匀”不是指绝对的均匀,可以允许有一定工程上的误差。“垂直”不是指绝对的垂直,可以允许有一定工程上的误差。“水平”不是指绝对的水平,可以允许有一定工程上的误差。“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A,B可以是单数或者复数。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。在本申请的文字描述中,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。在本申请的公式中,字符“/”,表示前后关联对象是一种“相除”的关系。另外,在本申请中,“示例性地”一词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。或者可理解为,使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念,并不对本申请构成限定。
可以理解的是,在本申请中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分,并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程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。术语“第一”、“第二”等类似表述,是用于分区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,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。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述,显而易见的,在不脱离本申请的范围的情况下,可对其进行各种修改和组合。相应地,本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的方案进行示例性说明,且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。
Claims (17)
- 一种探测装置,其特征在于,包括发射模组,所述发射模组对应M个扫描视场,所述M为大于1的整数;所述M个扫描视场的指向和所述M个扫描视场的拼接方式,与所述探测装置的分辨率需求相关。
- 如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述发射模组,具体用于:改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或所述M个扫描视场的拼接方式,调整所述探测装置的分辨率。
- 如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述发射模组包括M个光源模块,一个光源模块对应一个扫描视场;所述发射模组,具体用于:改变所述M个光源模块中至少一个光源模块的位置,以改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变所述M个扫描视场的拼接方式。
- 如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述M个光源模块位于同一水平面,或者所述M个光源模块位于不同的水平面。
- 如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述发射模组包括H个光源模块和所述Q个分光模块,所述H个光源模块与所述Q个分光模块组合对应所述M个扫描视场,所述H和Q为正整数;所述发射模组,具体用于:改变所述H个光源模块中至少一个光源模块的位置,和/或、改变所述M个扫描视场对应的传播光路中的至少一个传播光路的通过和/或关闭时间,以改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向和/或改变所述M个扫描视场的拼接方式。
- 如权利要求2~5任一项所述的装置,其特征在于,所述发射模组还包括传动模块;所述传动模块,用于在驱动元件的驱动下,改变所述发射模组包括的至少一个所述光源模块的位置。
- 如权利要求1~6任一项所述的装置,其特征在于,所述M个扫描视场的拼接方式包括以下任一项或两项的组合:水平方向拼接;或垂直方向拼接。
- 如权利要求1~7任一项所述的装置,其特征在于,所述探测装置的全视场范围内包括至少一个感兴趣区域;所述探测装置的分辨率需求与所述感兴趣区域的位置、大小及分辨率需求中的至少一项相关。
- 如权利要求1~8任一项所述的装置,其特征在于,所述探测装置的分辨率需求与所述探测装置的应用场景相关。
- 如权利要求1~9任一项所述的装置,其特征在于,所述探测装置还包括扫描模组;所述扫描模组,用于将所述发射模组发射的光信号反射至探测区域,并将经所述探测区域中的目标反射所述光信号得到的回波信号反射至接收模组。
- 如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述扫描模组包括多面体反射镜、转镜、 摆镜、微机电系统MEMS反射镜中的至少一项。
- 如权利要求1~11任一项所述的装置,其特征在于,所述探测装置还包括控制模组;所述控制模组,用于根据所述探测装置的分辨率需求生成控制信号,并向所述发射模组发送所述控制信号,所述控制信号用于控制所述发射模组改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
- 如权利要求11所述的装置,其特征在于,所述控制模组,具体用于:获取K帧图像的数据,根据所述K帧图像的数据确定至少一个感兴趣区域,根据所述至少一个感兴趣区域生成所述控制信号,并向所述发射模组发送所述控制信号,所述控制信号用于控制所述发射模组改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或所述M个扫描视场的拼接方式,所述K为正整数。
- 一种终端设备,其特征在于,包括处理器、以及如权利要求1~13任一项所述的探测装置;所述处理器,用于对所述探测装置获取的目标的关联信息进行处理;或者,用于根据探测装置接收到的回波信号确定所述目标的关联信息。
- 一种分辨率的调控方法,其特征在于,应用于探测装置,所述探测装置包括发射模组,所述发射模组对应M个扫描视场,所述M为大于1的整数;所述方法包括:获取所述探测装置的分辨率需求;根据所述探测装置的分辨率需求,调控所述M个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
- 如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述根据所述探测装置的分辨率需求,控制调整所述M个扫描视场的指向和/或所述M个扫描视场的拼接方式,包括:根据所述探测装置的分辨率需求生成控制信号;向所述发射模组发送所述控制信号,所述控制信号用于控制所述发射模组改变所述M个扫描视场中的至少一个扫描视场的指向、和/或所述M个扫描视场的拼接方式。
- 如权利要求16所述的方法,其特征在于,所述根据所述探测装置的分辨率需求生成控制信号,包括:获取K帧图像的数据,所述K为正整数;根据所述K帧图像的数据确定至少一个感兴趣区域;根据所述至少一个感兴趣区域生成所述控制信号。
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PCT/CN2022/076378 WO2023155048A1 (zh) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 一种探测装置、终端设备及分辨率的调控方法 |
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PCT/CN2022/076378 WO2023155048A1 (zh) | 2022-02-15 | 2022-02-15 | 一种探测装置、终端设备及分辨率的调控方法 |
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