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一种控制探测方法、控制装置、激光雷达及终端设备

文献发布时间:2023-06-19 19:18:24


一种控制探测方法、控制装置、激光雷达及终端设备

技术领域

本申请涉及探测技术领域,尤其涉及一种控制探测方法、控制装置、激光雷达及终端设备。

背景技术

随着科学技术的发展,智能运输设备、智能家居设备、机器人、车辆等智能终端正在逐步进入人们的日常生活。探测系统在智能终端上发挥着越来越重要的作用,由于探测系统可以感知周围的环境,并可基于感知到的环境信息进行移动目标的辨识与追踪,以及静止场景如车道线、标示牌的识别,并可结合导航仪及地图数据等进行路径规划等。因此,探测系统在智能终端上发挥着越来越重要的作用。

在实际应用场景中,探测系统在感知周围的环境时,不可避免的会遇到高反射率或者特殊反射率(称为角反)目标。例如,公路上的指示牌、警示牌、路标牌,路边的安全柱、防护栏、转角的凸面镜以及车辆的车牌、车身上的高反涂层贴纸等。这些高反射率或者角反目标会产生较强的散射光,这些较强的散射光可能会产生光学串扰,从而会降低探测系统对探测区域中的目标探测的准确度。

综上,如何减小高反射率的目标或角反目标引起的光学串扰是当前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种控制探测方法、控制装置、激光雷达及终端设备,用于尽可能的减小探测系统中的光学串扰。

第一方面,本申请提供一种控制探测方法,该方法包括控制第一光源区域的光源按第一功率发射第一信号光,控制第二光源区域的光源按第二功率发射第二信号光,控制第一像素区域的像素接收第一回波信号,第一像素区域与第一目标的空间位置对应,第一光源区域对应第一像素区域,第二光源区域对应第二像素区域,第一回波信号包括第一信号光经由第一目标反射后得到的反射光,第二功率大于第一功率。

基于该方案,通过降低第一目标的空间位置对应的第一像素区域对应的第一光源区域中的光源的第一功率,有助于减小第一信号光的强度(或称为能量),从而可减小第一回波信号的强度(或称为能量),进而有助于减小第一回波信号进入除第一像素区域外的其它像素。如此,有助于减小第一回波信号对除第一像素区域外的像素(如第二像素区域中的像素)的串扰。

进一步,可选的,该方法还包括控制第二像素区域的像素接收包括第二信号光经由第二目标反射后得到的第二回波信号。

通过控制第二像素区域中的像素接收第二回波信号,并结合第一像素区域中的像素接收到的第一回波信号,可实现对探测区域的全视场的完整探测。

在一种可能的实现方式中,该方法应用于探测系统,该探测系统包括光源阵列和像素阵列,光源阵列包括m×n个光源,像素阵列包括m×n个像素,光源阵列的光源与像素阵列的像素对应,m和n均为大于1的整数。

基于该探测系统,可在不需要扫描结构的情况下,实现对探测区域的扫描。

在一种可能的实现方式中,该方法还可包括控制光源阵列的光源按第三功率发射第三信号光,控制像素阵列的像素接收第三回波信号,即控制选通像素阵列中的像素。其中,第三回波信号包括第三信号光经由第一目标和/或第二目标反射的反射光,即第三回波信号可能是第三信号光经第一目标反射的反射光,也可能是第三信号光经第二目标反射的反射光,或者也可能既包括经第一目标反射的反射光,也包括经第二目标反射的反射光;与第一像素区域中的像素对应的第三回波信号的强度大于或等于第一预设值,和/或,与第二像素区域中的像素对应的第三回波信号的强度小于第一预设值。其中,所述光源阵列包括所述第一光源区域和所述第二光源区域,像素阵列包括所述第一像素区域和所述第二像素区域。换言之,第一光源区域和第二光源区域均属于光源阵列,第一像素阵列和第二像素阵列均属于像素阵列。

通过控制光源阵列中的光源按相同的第三功率发射第三信号光,并可基于第三回波信号的强度与第一预设值的关系,识别出第一像素区域中包括哪些像素、和/或第二像素区域中包括哪些像素。

在另一种可能的实现方式中,该方法还包括控制光源阵列的光源按第三功率发射第三信号光,控制像素阵列的像素接收第三回波信号。其中,第三回波信号包括第三信号光经由第一目标和/或第二目标反射的反射光,与第一像素区域中的像素对应的第三回波信号的强度和与第二像素区域中的像素对应的第三回波信号的强度的差值大于或等于第二预设值,且与第一像素区域中的像素对应的第一距离和与第二像素区域中的像素对应的第一距离相同。其中,所述光源阵列包括所述第一光源区域和所述第二光源区域,像素阵列包括所述第一像素区域和所述第二像素区域。换言之,第一光源区域和第二光源区域均属于光源阵列,第一像素阵列和第二像素阵列均属于像素阵列。

也可以理解为,第一距离相同的像素对应的强度两两相减,差值大于或等于第二预设值的较大的强度对应的像素即为第一像素区域中的像素。

通过控制光源阵列中的光源按相同的第三功率发射第三信号光,并可基于第三回波信号的强度、以及基于第三回波信号确定的第一距离,识别出第一像素区域中包括哪些像素、和/或第二像素区域中包括哪些像素。

在又一种可能的实现方式中,该方法还包括控制光源阵列的光源按第三功率发射第三信号光,基于接收到第三回波信号,确定第三像素区域;控制第三光源区域的光源按第四功率发射第四信号光、及控制第四光源区域的光源按第五功率发射第五信号光,第五功率大于第四功率;控制像素阵列接收第四回波信号和第五回波信号,并根据第四回波信号和第五回波信号,确定第一像素区域和第二像素区域。其中,第四回波信号包括第四信号光经第一目标反射的反射光,第五回波信号包括第五信号光经第二目标反射的反射光,第三回波信号包括第三信号光经由第一目标和/或第二目标反射的反射光,第三光源区域与第三像素区域对应,对应于第三像素区域的第三回波信号的强度大于或等于第四预设值,第三像素区域包括第一像素区域及被第一目标反射得到的第三回波信号串扰的像素。其中,所述光源阵列包括所述第一光源区域和所述第二光源区域,像素阵列包括所述第一像素区域和所述第二像素区域。换言之,第一光源区域和第二光源区域均属于光源阵列,第一像素阵列和第二像素阵列均属于像素阵列。

通过控制光源阵列中的光源按相同的第三功率发射第三信号光,基于第三回波信号可先确定出第三像素区域,第三像素区域中可能包括了已被第一目标反射的反射光串扰的像素,通过进一步适应性的调整第三像素区域对应的第三光源区域中的光源的功率,可从第三像素区域中准确的确定出第一目标的空间位置对应的第一像素区域,从而有助于获得全视场完整且精确的探测区域的关联信息(如第一目标和第二目标的关联信息等)。

下面以光源阵列按列选通光源、且像素阵列也按列选通像素为例。

在一种可能的实现方式中,第三像素区域包括像素阵列的第(a

基于该第三像素区域,该方法可还包括控制光源阵列的第b

其中,第b

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列的第(b

通过错位一列选通像素列,利用回波信号的光斑的边缘能量,可降低第一目标反射的回波信号串扰影响探测区域中的其它目标(如第二目标)反射的回波信号,可改善串扰现象,从而可以实现对探测系统的全视场范围内的有效探测。

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列中除第(b

进一步,该方法还可包括停止选通像素阵列的第b

通过控制第b

在一种可能的实现方式中,第一像素区域包括像素阵列的第(A

基于该第一像素区域,该方法可还包括控制光源阵列的第B

其中,第B

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列的第(B

通过错位一列选通像素列,利用回波信号的光斑的边缘能量,可降低第一目标反射的回波信号的串扰影响探测区域中的其它目标(如第二目标)反射的回波信号,可改善串扰现象,从而可以实现对探测系统的全视场范围内的有效探测。

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列中除第(B

进一步,该方法还可包括停止选通像素阵列的第B

通过控制第B

下面以光源阵列按行选通光源、且像素阵列也行按选通像素为例。

在一种可能的实现方式中,第三像素区域包括像素阵列的第(a

基于该第三像素区域,该方法可还包括控制光源阵列的第a

其中,第a

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列的第(a

通过错位一行选通像素列,利用回波信号的光斑的边缘能量,可降低第一目标反射的回波信号串扰影响探测区域中的其它目标(如第二目标)反射的回波信号,可改善串扰现象,从而可以实现对探测系统的全视场范围内的有效探测。

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列中除第(a

进一步,该方法还可包括停止选通像素阵列的第a

通过控制第a

在一种可能的实现方式中,第一像素区域包括像素阵列的第(A

基于该第一像素区域,该方法可还包括控制光源阵列的第A

其中,第A

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列的第(A

通过错位一行选通像素列,利用回波信号的光斑的边缘能量,可降低第一目标反射的回波信号的串扰影响探测区域中的其它目标(如第二目标)反射的回波信号,可改善串扰现象,从而可以实现对探测系统的全视场范围内的有效探测。

进一步,该方法还可包括控制选通像素阵列中除第(A

进一步,该方法还可包括停止选通像素阵列的第A

通过控制第A

第二方面,本申请提供一种控制装置,该控制装置用于实现上述第一方面或第一方面中的任意一种方法,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,该控制装置可以是独立的控制装置,也可以是用于控制装置中的模块,例如芯片或芯片系统或者电路。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:接口电路和至少一个处理器。该处理器可被配置为支持该控制装置执行以上第一方面或第一方面中的任意一种方法,该接口电路用于支持该控制装置与控制装置和其它装置等之间的通信。其中,接口电路可以为独立的接收器、独立的发射器、集成收发功能的输入输出端口等。可选地,该控制装置还可以包括存储器,该存储器可以与处理器耦合,其保存该控制装置必要的程序指令和数据。

第三方面,本申请提供一种控制装置,该控制装置用于实现上述第一方面或第一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。

在一种可能的实施方式中,该控制装置可以括处理模块和收发模块,这些模块可以执行上述第一方面或第一方面中的任意一种方法,具体参见方法示例中的详细描述,此处不做赘述。

第四方面,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一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

第五方面,本申请提供一种终端设备,该终端设备包括用于执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的控制装置。

第六方面,本申请提供一种激光雷达,该激光雷达包括发射模组、接收模组、以及用于执行上述第一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法的控制装置,其中,发射模组,用于按第一功率发射第一信号光,并按第二功率发射第二信号光;接收模组,用于接收来自探测区域的第一回波信号,第一回波信号包括第一信号光经由第一目标反射的反射光。

第七方面,本申请提供一种终端设备,该终端设备包括用于执行上述第六方面或第六方面的任意可能的实现方式中的激光雷达。

第八方面,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一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

第九方面,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一方面或第一方面的任意可能的实现方式中的方法。

上述第二方面至第九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。

附图说明

图1a为本申请提供的一种朗伯体的反射原理示意图;

图1b为本申请提供的一种单次脉冲时间内的峰值功率示意图;

图1c为本申请提供的一种FSI原理示意图;

图1d为本申请提供的一种BSI原理示意图;

图2a为本申请提供的一种d-TOF技术的测距原理示意图;

图2b为本申请提供的一种基于d-TOF技术的探测模组的结构示意图。

图3为本申请提供的一种探测系统的架构示意图;

图4a为本申请提供的一种光源阵列中光源的选通方式示意图;

图4b为本申请提供的另一种光源阵列中光源的选通方式示意图;

图4c为本申请提供的另一种光源阵列中光源的选通方式示意图;

图4d为本申请提供的另一种光源阵列中光源的选通方式示意图;

图4e为本申请提供的另一种光源阵列中光源的选通方式示意图;

图5a为本申请提供的一种信号光的光斑在角空间中能量分布示意图;

图5b为本申请提供的另一种信号光的光斑在角空间中能量分布示意图;

图6为本申请提供的一种像素的结构示意图;

图7a为本申请提供的一种像素阵列中光源的选通方式示意图;

图7b为本申请提供的另一种像素阵列中光源的选通方式示意图;

图7c为本申请提供的另一种像素阵列中光源的选通方式示意图;

图7d为本申请提供的另一种像素阵列中光源的选通方式示意图;

图7e为本申请提供的另一种像素阵列中光源的选通方式示意图;

图8为本申请提供的一种光学镜头的结构示意图;

图9为本申请提供的另一种光学镜头的结构示意图;

图10a为本申请提供的一种可能的应用场景;

图10b为本申请提供的另一种可能的应用场景;

图11为本申请提供的一种控制探测方法的方法流程示意图;

图12为本申请提供的一种确定第一像素区域的方法流程示意图;

图13为本申请提供的另一种确定第一像素区域的方法流程示意图;

图14为本申请提供的另一种确定第一像素区域的方法流程示意图;

图15为本申请提供的一种基于第三像素区域确定第一像素区域的方法流程示意图;

图16为本申请提供的另一种基于第三像素区域确定第一像素区域的方法流程示意图;

图17为本申请提供的一种获取探测区域中关联信息的方法流程示意图;

图18为本申请提供的一种控制装置的结构示意图;

图19为本申请提供的一种控制装置的结构示意图;

图20为本申请提供的一种激光雷达的架构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请实施例进行详细描述。

以下,对本申请中的部分用语进行解释说明。需要说明的是,这些解释是为了便于本领域技术人员理解,并不是对本申请所要求的保护范围构成限定。

一、朗伯体

朗伯体指可以沿各个方向均匀反射入射光的物体。请参见图1a,射向朗伯体的入射光以入射点为中心,在整个空间内向四周各向同性的反射入射光。也可以理解为,朗伯体对接收到的信号光在各个方向均匀反射,即回波信号沿各个方向均匀分布。

二、光学串扰

光学串扰是指杂散光干扰了有用信号(如回波信号),其中,对正常信号产生干扰的光可统称为杂散光。光学串扰在探测领域是比较常见的现象。本申请中,光学串扰是指反射率较高的目标或角反目标等(统称为第一目标)对接收到的信号光反射后的回波信号具有较高的能量,该回波信号应该射入像素区域A,但是由于回波信号的能量较高,该高能量的回波信号可能会射入像素区域A和像素区域B,对于像素区域B,这部分回波信号即为杂散光,这部分回波信号会对像素区域B应该接收的回波信号产生光学串扰。

三、峰值功率

当光源发射的信号光为脉冲波时,单次脉冲时间内的最大出射功率称为峰值功率,可看见图1b。

四、光斑

光斑通常是指光束在横截面上形成的空间能量分布。例如,射向探测区域的信号光在探测区域中的目标的横截面上形成的光斑;再比如,射向探测器的回波信号在光敏面上形成的光斑。光斑的空间能量分布可呈两头低、中间高的形态,例如,空间能量分布可呈正态分布(Normal distribution)或类似正态分布(Normal distribution)的形态。

光斑的形状可以是长方形、或者椭圆形、或者圆形、或者其他可能的规则或不规则的形状等。需要说明的是,本领域技术人员可知,实质上光斑整体上呈不同强度的能量分布,核心区域能量密度较大,光斑形状较为明显,而边缘部分逐渐向外延伸,边缘部分的能量密度较低、形状并不清晰,且伴随能量强度的逐渐减弱,靠近边缘的光斑部分辨识度相对较低。因此,本申请所涉及的具有一定形状的光斑可以理解为能量较强且能量密度较大的部分所形成的边界易识别的光斑,并非是技术意义上的光斑的整体。

应理解,通常用最大能量密度1/e

五、角分辨率

角分辨率也可称为扫描分辨率,是指射向探测区域的相邻光束之间的最小夹角。角分辨率越小,射向探测区域中的光斑的数量越多,即可以探测到探测区域中的目标的点越多,探测的清晰度越高。其中,角分辨率包括垂直角分辨率和水平角分辨率。

六、背面照明(back side illumination,BSI)

BSI是指光从背面入射进像素阵列,可参见图1c。光被具有防反射涂层的微透镜(microlen)聚焦在彩色滤光层上,经彩色滤光层分为三原色分量,并导入像素阵列。背面对应的是半导体制成工艺的前道(front end of line,BEOL)工艺。

七、正面照明(front side illumination,FSI)

FSI是指光从正面入射进像素阵列,可参见图1d。光被具有防反射涂层的微透镜(microlen)聚焦在彩色滤光层上,经彩色滤光层分为三原色分量,并通过金属布线层,使得平行光导入像素阵列。正面对应的是半导体制成工艺的后道(back end of line,BEOL)工艺。

八、选通像素和选通光源

在像素阵列中,行地址可为横坐标,列地址可为纵坐标。在本申请中,以像素阵列的行对应水平方向,像素阵列的列对应垂直方向为例介绍。可利用行列选通信号来读取内存里指定位置的数据,被读取的指定位置对应的像素即为选通的像素。应理解,像素阵列中的像素可将检测到的信号存储于对应的内存中。示例性的,可通过偏压使像素使能而处于活跃(active)状态,从而可以响应入射到其表面的回波信号。

在光源阵列中,行地址可为横坐标,列地址可为纵坐标。在本申请中,以像素阵列的行对应水平方向,像素阵列的列对应垂直方向为例介绍。选通光源是指点亮(或称为开启)光源,并控制光源按对应的功率发射信号光。

九、感兴趣区域(region of interest,ROI)

从像素阵列或光源阵列中以方框、圆、椭圆、或不规则多边形等方式勾勒出需要的像素的区域,称为感兴趣区域。

十、第一目标

第一目标对接收到的信号光反射得到的第一回波信号的能量(或强度)较大。影响回波信号的能量的因素包括但不限于目标与探测系统的距离、目标反射的回波信号分布情况(例如目标对接收到的信号光集中在某个方向反射,即回波信号沿各个方向均匀分布)、目标的反射率等。

示例性地,第一目标可以是距离探测系统距离较近的目标;或者,第一目标是反射率较大的目标;或者,第一目标是沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标;或者,第一目标是与探测系统距离较近且反射率较大的目标;或者,第一目标是与探测系统距离较近且沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标;或者,第一目标是反射率较大且沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标;或者,第一目标是与探测系统距离较近且反射率较大、且沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标。其中,反射率较大的目标包括但不限于公路上的指示牌、警示牌、路标牌,路边的安全柱、防护栏、转角的凸面镜、车辆的车牌以及车身上的高反涂层贴纸等。

十一、一帧图像

本申请中,一帧图像是指光源阵列完成一次扫描,对应的像素阵列读取完全部的数据,基于读取到的全部的数据,形成的图像即为一帧图像。

前文介绍了本申请所涉及到的一些用语,下面介绍本申请涉及的技术特征。需要说明的是,这些解释是为了便于本领域技术人员理解,并不是对本申请所要求的保护范围构成限定。

如图2a所示,为本申请提供的一种直接飞行时间(direct time of flight,d-TOF)技术的测距原理示意图。d-TOF技术是直接测量发射信号光的发射时间t1与接收到回波信号的接收时间t2的差值(即t2-t1),其中,回波信号是探测区域中的目标对信号光反射得到的反射光;再根据d=C×(t2-t1)/2来计算目标的距离信息,其中,d表示与目标的距离,C表示光速。

需要说明的是,信号光通常为脉冲激光,由于激光安全的限制以及探测系统的功耗限制,发射的信号光的能量有限,但是需要覆盖完整的探测区域,因此,信号光被目标反射得到的回波信号回到接收器时,能量损失较严重。与此同时,环境光作为噪声,会干扰探测器对于回波信号的检测和还原。因此,d-ToF技术通常需要有灵敏度较高的探测器来检测回波信号。适用于d-ToF技术的探测器例如为单光子雪崩二极管(single-photonavalanche diode,SPAD)或数字硅光电倍增管(silicon photomultiplier,SiPM)。以SPAD为例,SPAD具有探测单个光子的灵敏度,SPAD在工作状态是一个偏置了高逆向电压的二极管。反向偏压在器件内部形成了一个强大的电场。当一个光子被SPAD吸收转化为一个自由电子时,这个自由电子被内部的电场加速,获得足够的能量撞击其他原子时产生自由电子和空穴对。而新产生的载流子继续被电场加速,撞击产生更多的载流子。这种几何放大的雪崩效应使得SPAD具有几乎无穷大的增益,从而输出一个大电流脉冲,实现对于单个光子的探测。

如图2b所示,为本申请提供的一种基于d-TOF技术的探测模组的结构示意图。探测模组可包括SPAD阵列和时间数字转换器(time to digital convert,TDC)阵列。该示例中以SPAD阵列为5×5的阵列、TDC阵列也为5×5的阵列为例,一个TDC对应至少一个SPAD。TDC与发射端进行时间同步,当某个TDC检测到发射端开始发射信号光时刻后,开始计时,开始计时的该TDC对应的至少一个SPAD中的一个SPAD接收到回波信号的一个光子后,该TDC停止计时。经过N次的发射与接收后,TDC能够记录n次(n≤N)光的飞行时间,于是产生一个关于飞行时间的分布直方图,求其出现频率最大的飞行时间值即为目标飞行时间t,基于d=C×t/2,可确定目标的距离信息。

进一步,可选地,探测模组还可包括存储器和/或控制电路。控制电路可将通过SPAD/TDC检测到的信号光的飞行时间存储至存储器。

如背景技术所描述,当探测区域中存在第一目标时,第一目标反射的回波信号可能会对探测系统中的像素阵列中的应该接收该回波信号的像素的周围的像素造成光学串扰,从而会降低探测系统探测的准确性。

鉴于上述问题,本申请提供一种控制探测方法,该控制探测方法可以尽可能的减小探测系统中的光学串扰,从而提高探测系统探测的准确度。

下面介绍本申请适用的可能的探测系统的架构。该探测系统可包括光源阵列和像素阵列。光源阵列可包括m×n个光源,像素阵列可包括m×n个像素,m×n个光源与m×n个像素对应,m和n均为大于1的整数。应理解,m×n个光源可以是光源阵列中的全部或部分,和/或,m×n个像素也可以是像素阵列中的全部或部分。也可以理解为,光源阵列可以形成规则的图形,或者也可以形成不规则的图形,本申请对此不作限定。像素阵列也可以形成规则的图形,或者也可以形成不规则的图形,本申请对此不作限定。

进一步,可选的,光源阵列和像素阵列之间通常采用固定的光学映射关系。具体的,该探测系统还可包括发射光学系统和接收光学系统。其中,光源阵列中选通的光源用于发射信号光。发射光学系统用于将来自光源阵列的信号光传播至探测区域;具体的,发射光学系统可对来自光源阵列的信号光进行准直和/或匀光和/或整形和/或调制在角空间的能量分布等。接收光学系统用于将来自探测区域的回波信号传播至像素阵列,回波信号为经探测区域中的目标对信号光反射得到的反射光。像素阵列中选通的像素对接收到的回波信号进行光电转换,得到用于确定目标的关联信息的电信号,目标的关联信息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。

图3是本申请的可应用的一种探测系统的架构示意图。其中,光源阵列以包括7×7个光源为例,像素阵列以包括7×7个像素为例。其中,7×7个光源与7×7个像素对应。换言之,光源11与像素11对应,光源12与像素12对应,依次类推,光源66与像素66对应。也可以理解为,光源11发射的信号光经探测区域中的目标反射回的回波信号可被像素11接收,光源12发射的信号光经探测区域中的目标反射回的回波信号可被像素12接收,依次类推,光源66发射的信号光经探测区域中的目标反射回的回波信号可被像素66接收。进一步,第1列光源与第1列像素对应,第2列光源与第2列像素对应,依次类推,第7列光源与第7列像素对应;类似的,第1行光源与第1行的像素对应,第2行光源与第2行的像素对应,依次类推,第7行光源与第7行的像素对应。

需要说明的是,一个光源发射的信号光在探测区域可投射形成一个光斑,因此,基于图3所示的光源阵列在探测区域可形成对应的7×7个的光斑。另外,每个光源的发射视场、及信号光的光斑在角空间的能量分布可以是预先设计好的。

下面对上述探测系统中的各个结构分别进行介绍说明,以给出示例性的具体实现方案。

一、光源阵列

在一种可能的实现方式中,光源阵列中的光源例如可以是垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)、边缘发射激光器(edge emittinglaser,EEL)、全固态半导体激光器(diode pumped solid state laser,DPSS)或光纤激光器。

进一步,可选地,光源阵列可实现独立寻址,所谓独立寻址是指可独立选通(或称为点亮或开启或通电)光源阵列中的光源,选通的光源可用于发射信号光。示例性地,可以通过电学扫描的方式实现寻址。具体的,可向需要选通的光源输入驱动电流。

在一种可能的实现方式中,光源阵列的寻址方式包括但不限于逐点选通光源、或逐列选通光源、或逐行选通光源、或按感兴趣的区域选通光源等。需要说明的是,光源阵列的寻址方式与光源的物理连接关系相关。例如,若光源阵列中各个光源的物理连接方式为并联,则可以逐点选通光源(可参阅图4a),也可以逐列选通光源(可参阅图4b),或者逐行选通光源(可参阅图4c),或者倾斜(如对角线方向)选通光源(可参阅图4d),或者也可以按感兴趣的区域选通光源(参阅图4e),其中,感兴趣的区域可以是按特定图案或特定顺序选通光源等。再比如,若光源阵列中的同一列内的光源串联,不同列之间并联,则可以逐列选通光源,可参阅图4b。再比如,若光源阵列同一行内的光源串联,不同行之间并联,则可以逐行选通光源,可参阅图4c。再比如,若光源阵列中每一斜对角线上的光源串联,不同斜对角线上光源并联,则可以按斜对角线选通光源,可参阅图4d。应理解,逐点选通光源时,相邻光源之间选通的时间间隔可能较小。因此,逐点选通光源时也可能存在光学串扰的问题。为了尽可能的减小光学串扰,逐点选通光源时,选通相邻光源的时间可以设置较大些。

需要说明的是,逐点选通光源阵列可以实现按点扫描探测区域,逐列选通光源阵列可以实现按列扫描探测区域,逐行选通光源阵列可以实现按列扫描探测区域,按感兴趣的区域选通光源可以实现扫描探测区域的特定视场。当光源阵列中的全部光源被选通后,可实现对探测区域的全视场的扫描。也可以理解为,光源阵列中每个光源的发射视场拼接可得到探测系统的全视场。其中,光源的发射视场可根据探测系统的应用场景预先设计。例如,探测系统主要应用于远距离探测场景中,光源的发射视场可以大于0.2度;探测系统主要应用于中距离探测场景中,光源的发射视场可以为0.1~0.25度;探测系统主要应用于近距离探测场景中,光源的发射视场可以小于0.15度。再比如,还可根据探测系统的应用场景所需要的角分辨率来设计光源的发射视场,例如可以设计为0.01°~2°。

应理解,射向探测区域的信号光的光斑在角空间中的能量分布(即光源发射的信号光在空间中任意目标的表面上的能量分布)通常不能完全集中于特定角度范围内而不“泄漏”。在一种可能的实现方式中,射向探测区域的信号光的光斑在角空间中的能量分布的具体形式可根据实际需求或能量链路仿真进行设计。也可以理解为,可通过能量链路仿真或实际需求,设计信号光的光斑在角空间中能量分布的具体形状。在一种可能的实现方式中,信号光的光斑在角空间中能量分布可由光源自身的特定决定,光源的相干性越高其发射的信号光的光斑在角空间的能量分布越接近高斯线型。在另一种可能的实现方式中,信号光的光斑在角空间的能量分布还可以通过发射光学系统来控制。例如光源发射的信号光在角空间中的能量分布为高斯线型或者类似高斯线型,但发散角较大,可经发射光学系统做进一步的空间调制以实现对光斑在角空间的能量的分布的调整,例如发射光学系统可将发散角调整为满足需求的发散角。关于发射光学系统对光源发射的信号光的调整可参见下述的相关的介绍,此处不再赘述。

如图5a所示,为本申请提供的一种信号光的光斑在角空间中能量分布示意图。该光斑的能量分布近似为高斯线型,高斯线型的光斑能量大部分能量集中在发散角内(即发射视场内),发散角是指光源发射的信号光的水平角分辨率或垂直角分辨率,也可以称为单个信号光的发射视场。发散角的范围例如可以为0.01~2°。应理解,高斯线型的光斑能量衰减可以延伸至无穷远,随着向无穷远的方向的延伸,光斑的能量越来越弱,延伸至一定角度后,光斑的能量甚至可以忽略不计。

如图5b所示,为本申请提供的另一种信号光的光斑在角空间中能量分布示意图。高斯线型的光斑能量大部分能量集中在发散角内,还有少部分能量设计在发散角之外。也可以理解为,信号光的光斑在角空间的能量分布可以通过调制使其呈现中心高(即设计发散角内集中大部分能量),在发散角之外存在局部的极大值峰。应理解,基于此种光斑的能量分布,可能会对探测系统的最远探测距离有一定的影响。为了保证探测系装置的性能不受影响,需要提高光源发射的信号光的总能量。

在一种可能的实现方式中,光斑的能量集中度可用能量隔离度来表征,单位为分贝(dB)。能量隔离度是指发散角内的峰值能量与发散角外的局部最大峰值能量的比,或者是指发散角内的峰值能量与发散角外的平均能量之比。也可以理解为,能量隔离度越大,发散角外的能量越弱。

需要说明的是,信号光在角空间的能量分布的高斯线型或类高斯线型的中心处于光源的发射视场内。通常,在探测系统应用于远距离探测场景以及中距离探测场景中,信号光的光斑在角空间中能量分布可设计为上述图5a所示的形式。在探测系统应用于近距离探测场景中,光斑在角空间中能量分布可设计为上述图5b所示的形式。

在一种可能的实现方式中,可通过设计合理的上升沿速率,在环境噪声一定的情况下,可提高探测系统的信噪比。应理解,上升沿越陡峭(即上升沿速率大),探测系统的信噪比越低。另外,探测系统的探测能力(如探测的远近)与峰值功率相关,峰值功率越大,探测系统可以探测的距离越远。

二、像素阵列

在一种可能的实现方式中,像素阵列中的像素可以包括一个或多个感光单元(cell),感光单元例如可以是SPAD或SiPM。其中,感光单元为像素阵列中的最小单元。参阅图6,示例性的示出了一个像素包括3×3个SPAD。也可以理解为,3×3个SPAD进行Binning组成一个像素,即3×3个SPAD输出的信号叠加在一起以一个像素的方式被读出。需要说明的是,像素也可以是行或列方向感光单元Binning的。

在一种可能的实现方式中,像素阵列选通像素的方式包括但不限于逐点选通(可参阅图7a)、或者逐列选通(请参阅图7b)、或者逐行选通(请参阅图7c)、或者按倾斜选通(请参阅图7d)、或者按ROI选通(参阅图7e),其中,感兴趣的区域可以是按特定图案或特定顺序选通像素等。

需要说明的是,像素阵列选通像素的方式与光源阵列选通光源的方式需要一致。例如,光源阵列逐行选通光源,像素阵列也逐行选通像素,即光源阵列采用上述图4c的选通方式,像素阵列采用上述图7c的选通方式。进一步,可以是按从第一行向最后一行的顺序选通,或者也可以是按从最后一行向第一行的顺序选通,或者也可以是从中间某一行开始向边缘行选通,等等,本申请对按行选通的顺序不做限定。再比如,光源阵列逐列选通光源,像素阵列也逐列选通像素,即光源阵列采用上述图4b的选通方式,像素阵列采用上述图7b的选通方式。进一步,可以是按从第一列向最后一列的顺序选通,或者也可以是按从最后一列向第一列的顺序选通,或者也可以是从中间某一列开始向边缘列选通,等等,本申请对按列选通的顺序不做限定。另外,还需要说明的是,上述光源阵列和像素阵列是同时被选通工作的。

在一种可能的实现方式中,光源阵列中的每个光源的发射视场与像素阵列中的每个像素的接收视场在空间上一一对应。即一个像素对应一个接收视场,一个光源对应一个发射视场,接收视场与发射视场在空间一一对准。为了保证回波信号可以被尽可能的接收到,通常会设计接收视场略大于发射视场。

进一步,可基于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。即光源阵列中的每个光源位于光学成像系统的物面,像素阵列中的每个像素的光敏面位于光学成像系统的像面。光学成像系统可包括发射光学系统和接收光学系统,光源阵列中的光源位于发射光学系统的物方焦平面,像素阵列中像素的光敏面位于接收光学系统的像方焦平面上。光源阵列中的光源发射的信号光经发射光学系统传播至探测区域,探测区域中的目标反射信号光得到的回波信号经接收光学系统可成像在像方焦平面上。如此,发射光学系统和接收光学系统相对较简单,可模块化,从而可以使得探测系统实现小体积,高集成度等。基于此,发射光学系统与接收光学系统一般采用相同的光学镜头。

如图8所示,为本申请提供的一种光学镜头的结构示意图。该光学镜头包括至少一个镜片,镜片例如可以是透镜,图8以光学镜头包括4片透镜为例的。光学镜头的光轴是指过图8所示的各个透镜的球面球心的直线。

需要说明的,光学镜头可以是关于光轴旋转对称的。例如,光学镜头中的镜片可以是单片的球面透镜,也可以是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)。通过多片球面透镜的组合,有助于提高探测系统的成像质量,降低光学成像系统的像差。应理解,凸透镜和凹透镜有多种不同的类型,例如凸透镜有双凸透镜,平凸透镜以及凹凸透镜,凹透镜有双凹透镜,平凹透镜以及凹凸透镜。如此,有助于提高探测系统的光学器件的复用率,且便于探测系统的装调。

需要说明的是,光学镜头中的镜片也可以是单片非球面透镜、或多片非球面透镜的组合,本申请对此不作限定。

在一种可能的实现方式中,光学镜头中的镜片的材料可以是玻璃、树脂或者晶体等光学材料。当镜片的材料为树脂时,有助于减轻探测系统的质量。当镜片的材料为玻璃时,有助于进一步提高探测系统的成像质量。进一步,为了有效抑制温漂,光学镜头中包括至少一个玻璃材料的镜片。

应理解,发射光学系统的结构也可以是其它可以实现对光源发射的信号光进行准直和/或扩束和/或在角空间的能量分布的调制的结构,例如微透镜阵列(请参见图9)或者粘贴于光源表面的微光学系统,此处不再逐一赘述。其中,微透镜阵列可以是一列、也可以多列,本申请对此不作限定。需要说明的是,发射光学系统和接收光学系统也可以是不同的架构,本申请对此不作限定。

进一步,可选的,该探测系统还可包括控制模组。控制模组可以是央处理单元(central processing unit,CPU),还可以是其它通用处理器(如微处理器,也可以是任何常规的处理器)、现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)、信号数据处理(digital signal processing,DSP)电路、专门应用的集成电路(application specificintegrated circuit,ASIC)、晶体管逻辑器件、或者其他可编程逻辑器件、或者其任意组合。

在一种可能的实现方式中,当探测系统应用于车辆时,控制模组可用于根据确定出的探测区域的关联信息,进行行驶路径的规划,例如躲避将要行驶的路径上的障碍物等。

需要说明的是,上述给出的探测系统的架构仅是示例,本申请对探测系统的架构不做限定,例如,探测系统中的光源阵列也可以是一行或一列,进一步,该探测系统还可包括扫描器。扫描器每处于一个扫描角度,这一行或一列光源发射信号光的为一个功率。例如,扫描器处于扫描角度A,这一行或一列光源按功率A发射信号光A;扫描器处于扫描角度B,这一行或一列光源按功率B发射信号光B。

基于上述内容,下面给出了本申请中探测系统可能的应用场景。

在一种可能应用场景中,探测系统可以为激光雷达。激光雷达可以被安装在车辆(例如无人车、智能车、电动车、或数字汽车等)上作为车载激光雷达,请参阅图10a。激光雷达可以部署于车辆前、后、左、右四个方向中任一方向或任多个方向,以实现对车辆周围环境信息的捕获。图10a是以激光雷达部署于车辆的前方为例示例的。激光雷达可感知到区域可称为激光雷达的探测区域,对应的视场可称为全视场。激光雷达可以实时或周期性地获取自车的经纬度、速度、朝向、或一定范围内的目标(例如周围其它车辆)的关联信息(例如目标的距离、目标的移动速度、目标的姿态或目标的灰度图等)。激光雷达或车辆可根据这些关联信息确定车辆的位置和/或路径规划等。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,还可结合高级驾驶辅助系统(advanceddriving 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,激光雷达探测目标的关联信息的原理是:激光雷达以一定方向发射信号光,若在该激光雷达的探测区域内存在目标,目标可将接收到的信号光反射回激光雷达(被反射的信号光可以称为回波信号),激光雷达再根据回波信号确定目标的关联信息。

在另一种可能的应用场景中,探测系统可以为摄像机。摄像机也可被安装在车辆(例如无人车、智能车、电动车、数字汽车等)上,作为车载摄像机,请参阅上述图10b。摄像机可以实时或周期性地获取探测区域中的目标的距离、目标的速度等测量信息,从而可为车道纠偏、车距保持、倒车等操作提供必要信息。车载摄像机可以实现:a)目标识别与分类,例如各类车道线识别、红绿灯识别以及交通标志识别等;b)可通行空间检测(FreeSpace),例如,可对车辆行驶的安全边界(可行驶区域)进行划分,主要对车辆、普通路边沿、侧石边沿、没有障碍物可见的边界、未知边界进行划分等;c)对横向移动目标的探测能力,例如对十字路口横穿的行人以及车辆的探测和追踪;d)定位与地图创建,例如基于视觉同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)技术的定位与地图创建;等等。

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,激光雷达还可以安装在无人机上,作为机载雷达。再比如,激光雷达也可以安装在路侧单元(road side unit,RSU),作为路边交通激光雷达,可以可实现智能车路协同通信。再比如,激光雷达可以安装在自动导引运输车(automated guided vehicle,AGV)上,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。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的技术问题,同样适用。

基于上述内容,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、测绘或人工智能等领域。

需要说明的是,本申请的方法可应用于目标与探测系统是相对静止的场景,或者探测系统采集图像的帧率相对于目标和探测系统的相对速度而言较低的场景。

基于上述内容,图11为本申请提供的一种控制探测方法的方法流程示意图。该控制探测方法可由控制装置执行,该控制装置可以属于探测系统(如上述控制模组),或者也可以是独立于探测系统控制装置,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(electroniccontrol unit,ECU)等。该方法可应用于上述任一实施例中的探测系统,可包括以下步骤:

步骤1101,控制装置控制第一光源区域的光源按第一功率发射第一信号光,控制第二光源区域的光源按第二功率发射第二信号光。

其中,第一光源区域对应第一像素区域,第一目标的空间位置与第一像素区域对应,第二光源区域对应第二像素区域。也可以理解为,第一光源区域中的光源发射的第一信号光,经探测区域中的第一目标反射得到的第一回波信号可被第一像素区域中的像素接收;第二光源区域中的光源发射的第二信号光,若被探测区域中的第二目标反射得到的第二回波信号可被第二像素区域中的像素接收。换言之,第一像素区域中的像素用于接收包括经由第一目标反射第一信号光得到的第一回波信号;第二像素区域中的像素用于接收包括经由第二目标反射第二信号光得到的第二回波信号。应理解,第一像素区域和第二像素区域为像素阵列中两个不同的区域,第一光源区域和第二光源区域为光源阵列中两个不同的区域。

结合上述图3,若第一像素区域例如可以是像素43、像素44和像素45形成的区域,即第一像素区域中的像素包括像素43、像素44和像素45,对应的第一光源区域包括的光源包括光源43、光源44和光源45。需要说明的是,像素区域可以用像素的行列编号来表示,如第一像素区域可表示为(4,3)~(4,5)。光源区域也可以用光源的行列编号来表示,如第一光源区域可表示为(4,3)~(4,5)。另外,第一像素区域的形状可以矩形,或者也可以是正方形、或者也可能是其它的图形。应理解,像素阵列中的每个像素均有对应的标识。

在一种可能的实现方式中,第二像素区域可以是像素阵列中除第一像素区域外的全部像素形成的区域(结合上述图3,可以是像素阵列中除像素43、像素44和像素45外的像素形成的区域),或者也可以是除第一像素区域外的部分像素形成的区域。

在一种可能的实现方式中,第一目标对射向的第一信号光反射得到的第一回波信号的能量(或强度)较大。应理解,影响回波信号的能量的因素包括但不限于目标与探测系统的距离、目标反射的回波信号分布情况(例如朗伯体的目标对接收到的信号光在各个方向均匀反射,即回波信号沿各个方向均匀分布)、目标的反射率等。示例性地,第一目标可以是距离探测系统距离较近的目标;或者,第一目标是反射率较大的目标(如镜面反射体、金属反射体、角反体、混和反射体且漫反射成分较弱);或者,第一目标是沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标;或者,第一目标是与探测系统距离较近且反射率较大的目标;或者,第一目标是与探测系统距离较近且沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标;或者,第一目标是反射率较大且沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标;或者,第一目标是与探测系统距离较近且反射率较大、且沿探测系统的方向上反射的回波信号较集中的目标。当该方法所应用的探测系统应用于车辆上,反射率较大的目标包括但不限于公路上的指示牌、警示牌、路标牌,路边的安全柱、防护栏、转角的凸面镜、车辆的车牌以及车身上的高反涂层贴纸等。

例如,若第一目标和第二目标与距离探测系统的距离相同、且反射的回波信号的分布相同(如第一目标和第二目标都是朗伯体),第一目标的反射率大于第二目标的反射率。再比如,若第一目标和第二目标的反射率相同、且反射的回波信号的分布相同,第一目标比第二目标更靠近探测系统。再比如,若第一目标和第二目标与探测系统的距离相同、且反射率相同,第一目标的第一回波信号较多的集中于沿探测系统的方向(即沿探测系统的方向的第一回波信号分布较集中),其它方向的第一回波信号分布较少,第二目标沿探测系统的方向的第二回波信号分布较少,或者第二目标沿各个方向的第二回波信号分布均匀。此处不再一一列举。

此处,第二功率大于第一功率。一种可选的方式中,第一功率和第二功率可以是探测系统预先设置的工作参数,例如可以预先存储在探测系统(如预先存储于探测系统的配置表中),控制装置可通过查表等方式获得第一功率和第二功率。另一种可选的方式中,第一功率相比第二功率的降低量可以是控制装置根据自反馈等方式获得的,具体的:控制装置可通过之前采集的数据来确定第一功率相比于第二功率的降低量。示例性地,第二功率可以为光源的峰值功率。

该步骤1101的一种可能的实现可以是:控制装置向第一光源区域中的光源发送第一控制信号,并向第二光源区域中的光源发送第二控制信号,其中,第一控制信号用于控制第一光源区域中的光源按第一功率发射第一信号光,第二控制信号用于控制第二光源区域中的光源按第二功率发射第二信号光。

相应的,第一光源区域中的光源可基于第一控制信号,按第一功率发射第一信号光。第二光源区域中的光源可基于第二控制信号,按第二功率发射第二信号光。

进一步,第一光源区域可以是按第一选通方式选通的,选通的第一光源区域中的光源可按第一功率向探测区域中发射第一信号光。第二光源区域中的光源可以是按第一选通方式选通的,选通的第二光源区域中的光源可按第二功率向探测区域发射第二信号光。此处,第一选通方式例如可以是逐点、逐行、逐列、按区域(ROI)、或按特定顺序等;或者也可以是一次选通多行,这多行可以是相邻的,也可以是等间隔的、或者也可以是不等间隔的;或者也可以一次选通第一光源区域中的全部光源;或者也可以是一次选通第二光源区域中的全部光源;等等。应理解,第一选通方式与光源阵列中的光源的物理连接关系相关,具体可参见前述相关描述,此处不再赘述。另外,光源阵列具体采用哪种选通方式可以是在第一控制信号(和第二控制信号)中携带指示信息,例如,指示信息可以是第一光源区域中的光源的寻址时序(和第二光源区域中的光源的寻址时序)。即第一控制信号还可用于控制第一光源区域的寻址时序,第二控制信号还可用于控制第二光源区域的寻址时序。再比如,光源阵列具体采用哪种选通方式也可以是预先设置或预先约定的,本申请对此不作限定。

需要说明的是,关于如何确定第一像素区域、第二像素区域的可能的方式可下述方式1至方式4中描述,此处不再赘述。

步骤1102,控制装置控制第一像素区域的像素接收包括第一信号光经由第一目标反射后得到的第一回波信号。

在一种可能的实现方式中,控制装置可控制选通第一像素区域中的像素,即控制读取第一像素区域中的像素基于第一回波信号采集的数据,选通的第一像素区域中的像素可用于接收第一回波信号。结合上述图3,控制装置可控制选通第一像素区域的像素43、像素44和像素45。

示例性地,控制装置可向像素阵列中的第一像素区域发送第七控制信号,第七控制信号用于控制选通像素阵列中的第一像素区域。一种可能的实现中,第七控制信号可以是选通第一像素区域中的像素的时序信号。

在一种可能的实现方式中,第一像素区域选通像素的方式与第一光源区域选通光源的方式一致。

需要说明的是,上述步骤1101和步骤1102不表示先后顺序,可以是同步执行的。示例性地,控制装置还可分别向第一光源区域和第一像素区域发送第一同步信号(即同一时钟信号),以指示第一光源区域与第一像素区域同步进行选通。

步骤1103,控制装置还可控制第二像素区域的像素接收包括第二信号光经由第二目标反射后得到的第二回波信号。

该步骤1103为可选步骤。

示例性地,控制装置可向像素阵列中的第二像素区域发送第八控制信号,第八控制信号用于控制选通像素阵列中的第二像素区域。

在一种可能的实现方式中,第二像素区域选通像素的方式与第二光源区域选通光源的方式一致。

通过上述步骤1101至步骤1103,基于第一目标的空间位置,通过降低第一目标的空间位置对应的第一像素区域对应的第一光源区域中的光源的第一功率,有助于减小第一信号光的强度(或称为能量),从而可减小第一回波信号的强度(或称为能量),进而有助于减小第一回波信号进入除第一像素区域外的其它像素,如此,有助于减小第一回波信号对除第一像素区域外的像素(如第二像素区域中的像素)的串扰。

进一步,可选的,第一像素区域中的像素可对接收到的第一回波信号进行光电转换,得到第一电信号。第二像素区域中的像素可对接收到的第二回波信号进行光电转换,得到第二电信号。控制装置可接收来自第一像素区域的第一电信号、以及接收来自第二像素区域的第二电信号,并根据第一电信号和第二电信号,确定探测区域的关联信息。其中,探测区域的关联信息包括但不限于第一目标的距离信息、第一目标的方位、第一目标的速度、第一目标的灰度信息、第二目标的距离信息、第二目标的方位、第二目标的速度、或者第二目标的灰度信息等中的一项或多项。

下面示例的示出了四种可能的确定第一像素区域的方式。

方式1,基于获取到的强度信息确定第一像素区域。

也可以理解为,基于获取到的强度信息确定第一像素区域包括哪些像素,换言之,基于获取到的强度信息确定哪些像素属于第一像素区域。

如图12所示,为本申请提供的一种确定第一像素区域的方法流程示意图。该方法包括以下步骤:

步骤1201,控制装置控制光源阵列的光源按第三功率发射第三信号光。

其中,第三功率可以等于第二功率,例如,第三功率也可以是峰值功率。

在一种可能的实现方式中,控制装置可向光源阵列发送第三控制信号,第三控制信号用于控制光源阵列中的光源按第三功率发射第三信号光。

进一步,可选的,光源阵列可以按第二选通方式选通光源、并按第三功率向探测区域发射第三信号光。需要说明的是,第二选通方式可以与第一选通方式相同,或者也可以不相同,本申请对此不作限定。示例性地,第二选通方式可以是携带在第三控制信号中的指示信息,例如指示信息可以是光源阵列中光源的寻址时序,即第三控制信号还可以用于控制光源阵列寻址的时序;或者第二选通方式也可以是预先设置或预先约定的,本申请对此不作限定。另外,第二选通方式可以与第一选通方式相同,或者也可以不相同,本申请对此不作限定。

示例性地,控制装置向光源阵列发送第三控制信号,第三控制信号用于控制光源阵列按第二选通方式选通光源、且按第三功率发射第三信号光。

进一步,可选的,光源阵列可基于第三控制信号生成第三驱动信号,光源阵列可在驱动信号(例如电流)的驱动下,按第二选通方式且按第三功率发射第三信号光。应理解,驱动信号与光源阵列中光源的寻址时序是一致的。

结合上述图3,光源阵列包括7×7个光源,7×7个光源可按第二选通方式、选通的光源按第三功率向探测区域发射第三信号光。光源阵列中的光源全部被选通后,可向探测区域发射7×7个第三信号光(在探测区域可形成7×7个光斑),7×7个第三信号光可能会被探测区域中的第一目标和/或第二目标反射,从而得到7×7个第三回波信号。

步骤1202,控制装置控制像素阵列的像素接收第三回波信号。

其中,第三回波信号包括第三信号光经由第一目标和/或第二目标反射的反射光。换言之,第三回波信号可能是第三信号光经第一目标反射的反射光,或者也可能是第三信号光经第二目标反射的反射光,或者也可能既包括经第一目标反射的反射光、也包括经第二目标反射的反射光。

在一种可能的实现方式中,控制装置可向像素阵列发送第四控制信号,第四控制信号用于控制像素阵列按第二选通方式选通像素。示例性地,该第四控制信号可以用于控制像素阵列选通像素的时序,一种可能的实现中,第四控制信号可以是选通像素阵列中像素的时序信号。

此处,该步骤1202中像素阵列选通像素的第二选通方式与上述步骤1201中光源阵列选通光源第二选通方式一致,具体可参见前述光源阵列选通光源的方式与像素阵列选通像素的方式需要一致的相关描述。例如,步骤1201中选通光源阵列中的第1列光源,该步骤1202选通像素阵列中与第1列光源对应的第1列像素。再比如,步骤1201中选通光源阵列中的第1行光源,该步骤1202选通像素阵列中与第1行光源对应的第1行的像素。

需要说明的是,控制装置还需要分别向光源阵列和像素阵列发送第二同步信号(如同一时钟信号),以指示光源阵列与像素阵列同步进行选通。

步骤1203,像素阵列的像素对接收到的第三回波信号进行光电转换,得到第三电信号。

其中,像素阵列中的每个像素可输出一个第三电信号。结合上述图3,像素阵列可输出7×7第三电信号。换言之,一个像素对应一个第三电信号。

步骤1204,像素阵列向控制装置发送第三电信号。

步骤1205,控制装置根据第三电信号可确定第一强度。

也可以理解为,第三电信号中携带第三回波信号的强度信息,称为第一强度。

此处,一个第三电信号对应一个第一强度。结合上述图3,控制装置根据7×7个第三电信号可确定出7×7个第一强度。

在一种可能的实现方式中,控制装置(如信号采集电路)将采集到的第三电信号(原始信号)进行处理得到有效的数据格式和可处理的信号形式,再由处理电路及算法模块对信号采集电路得到的有效的数据进行计算,可得到目标的关联信息,例如用于表征目标反射率的回波信号的强度等。结合上述图2b,统计直方图的纵坐标可记录强度。应理解,TDC计数是有上限的,第一目标反射的第三回波信号可能会使TDC超过计数上限,即达到计数饱和。

步骤1205,控制装置可确定第一强度中大于或等于第一预设值的强度对应的像素为第一像素区域中的像素。

进一步,可选的,控制装置还可确定第一强度中小于第一预设值的强度对应的像素为第二区域中的像素。

也可以理解为,与第一像素区域中的像素对应的第一强度大于或等于第一预设值,和/或,与第二像素区域中的像素对应的第一强度小于第一预设值。

本领域技术人员可知,上述第一预设值也可以替换为第一预设范围,根据第一强度是否属于该第一预设范围来判断像素是否为第一像素区域或者第二像素区域中的像素。例如,控制装置可确定不属于第一预设范围的强度对应的像素为第一像素区域中的像素。进一步,可选的,控制装置还可确定属于所述第一预设范围的强度对应的像素为第二区域中的像素。又如,控制装置可确定属于第一预设范围的强度对应的像素为第一像素区域中的像素。进一步,可选的,控制装置还可确定不属于所述第一预设范围的强度对应的像素为第二区域中的像素。再如,控制装置可确定属于第一预设范围的强度对应的像素为第一像素区域中的像素。进一步,可选的,控制装置还可确定属于第二预设范围的强度对应的像素为第二区域中的像素。基于具体的实现,可能还存在第三像素区域等更多的像素区域,以区别处理不同的信号强度范围,本申请对此不做具体限定。

结合上述图3,例如控制装置确定像素43、像素44和像素45输出的第三电信号对应的第一强度大于或等于第一预设值,从而可确定第一像素区域中的像素包括像素43、像素44和像素45。应理解,像素阵列可向控制装置输出像素编号和第三电信号的对应关系。例如,像素43可向控制装置发送第三电信号和像素编号43。

此处,第一预设值可以为统计直方图的纵坐标接近饱和的值或已饱和的值。

方式2,基于获取的距离信息与强度信息确定第一像素区域。

如图13所示,为本申请提供的另一种确定第一像素区域的方法流程示意图。该方法包括以下步骤:

步骤1301,控制装置控制光源阵列的光源按第三功率发射第三信号光。

该步骤1301可参见上述步骤1201的介绍,此处不再赘述。

步骤1302,控制装置控制像素阵列的像素接收第三回波信号。

该步骤1302可参见上述步骤1202的介绍,此处不再赘述。

步骤1303,像素阵列的像素对接收到的第三回波信号进行光电转换,得到第三电信号。

该步骤1303可参见上述步骤1203的介绍,此处不再赘述。

步骤1304,像素阵列向控制装置发送第三电信号。

步骤1305,控制装置根据第三电信号,确定第一距离和第一强度。

此处,一个第三电信号对应一个第一距离、对应一个第一强度。也可以理解为,像素、第三电信号、第一距离、第一强度四者之间一一对应。

在一种可能的实现方式中,控制装置(如信号采集电路)将采集到的第三电信号(原始信号)进行处理得到有效的数据格式和可处理的信号形式,再由处理电路及算法模块对信号采集电路得到的有效的数据进行计算,可得到目标的关联信息,例如用于表征目标反射率的回波信号的、回波信号的飞行时间等,进一步,可基于飞行时间确定第一距离。结合上述图2b,飞行时间和强度可以用统计直方图的方式表示。统计直方图的纵坐标可记录强度,飞行时间可通过TDC采集并记录,TDC的最大位数决定了其可记录的最大数据量。应理解,TDC计数是有上限的,第一目标反射的第三回波信号可能会使TDC超过计数上限,即达到计数饱和。

步骤1306,控制装置确定第一距离相同的像素对应的第一强度,将第一距离相同的像素对应的第一强度中两两相减,将差值大于或等于第二预设值的较大强度对应的像素确定为第一像素区域的像素。

进一步,可将差值小于第二预设值的强度对应的像素确定为第二像素区域中的像素。还可以将差值大于或等于第二预设值的较小强度对应的像素确定为第二像素区域中的像素。

也可以理解为,与第一像素区域中的像素对应的第一强度和与第二像素区域中的像素对应的第一强度的差值大于或等于第二预设值,且与第一像素区域中的像素对应的第一距离和与第二像素区域中的像素对应的第一距离相同。

结合上述图3,控制装置可先确定7×7个第一距离中哪些距离相同,进一步,再两两相减,确定这些第一距离相同的像素对应的第一强度的差值,将差值大于第二预设值的两个第一强度中强度较大的一个对应的像素确定为第一像素区域中的像素。此处,第二预设值可以小于第一预设值。

需要说明的是,在探测系统的探测区域内,相同距离的目标反射的回波信号的强度差异较小甚至相同。若强度差异较大,说明可能存在第一目标。也可以理解为,在探测区域中存在第一目标时,像素阵列中的像素采集到该第一目标反射的第三信号光得到的第一强度往往比相同距离的第二目标的反射第三信号光的强度大很多,甚至比距离更近的第二目标反射第三信号光得到的第一强度也大、甚至出现计数饱和。其中,强度差异该指标可人为定义且与实际工况条件如环境光强度等有关,例如不超过±10%为差异较小,超出±10%即认为差异较大。

方式3,基于获取到的点云图判断。

需要说明的是,如果探测区域内存在第一目标,控制装置获取到的点云图会受到影响,由于第一目标会反射较强的第三回波信号(包括自身反射形成的回波信号和反射的背景噪声形成的回波信号),第三回波信号除了会触发第一目标的空间位置对应的第一像素区域中的像素响应并输出(可能会导致饱和)第三电信号,还会造成光学串扰影响到第一像素区域周围的其它像素,因此,输出的点云图像中第一目标的尺寸和轮廓边缘的清晰度、锐度会变差、存在大量杂散点分布、整体轮廓存在拉伸、拖尾等的现象,即第一目标的空间位置的周围(3D点云图中的前后左右上下方向可能存在点云分布的延伸、拉线等)对应的点云图异常分布等。

进一步,控制装置可确定杂散点分布的区域中的杂散点的第一强度,将第一强度中大于第三预设值的强度对应的点确定为第一像素区域中的像素。其中,第三预设值可以是预先设置的,例如第三预设值等于饱和强度×小于1的系数。在一种可能的实现方式中,第三预设值可以为点云图中的一个强度等高线,将杂散点分布的区域中强度等高线范围内的点确定为第一像素区域中的像素。

方式4,基于至少两帧图像,确定第一像素区域。

如图14所示,为本申请提供的另一种确定第一像素区域的方法流程示意图。该方法包括以下步骤:

步骤1401,控制装置控制光源阵列的光源按第三功率发射第三信号光。

该步骤1401可参见上述步骤1201的介绍,此处不再赘述。

步骤1402,控制装置控制像素阵列的像素接收第三回波信号。

该步骤1402可参见上述步骤1202的介绍,此处不再赘述。

步骤1403,像素阵列的像素对接收到的第三回波信号进行光电转换,得到第三电信号。

该步骤1403可参见上述步骤1203的介绍,此处不再赘述。

步骤1404,控制装置根据第三回波信号确定第三像素区域。

其中,第三像素区域中的像素对应的第一强度大于或等于第四预设值。其中,第四预设值可以等于第一预设值,例如也可以是统计直方图的纵坐标接近饱和的值或已饱和的值。

该步骤1404的可能的实现方式可参见上述方式1中的步骤1205,或者也可以参见上述方式2中的步骤1305和步骤1306。

基于上述步骤1401至步骤1404可确定出第三像素区域。也可以理解为,基于上述步骤1401至步骤1404可以获得一帧图像,可称为第一图像。第三像素区域包括第一像素区域,进一步,还可包括受第一目标反射的回波信号串扰的像素。换言之,第三像素区域中可能已经包括了受第一目标反射的回波信号的光学串扰影响的像素。结合上述图3,第三像素区域中的像素包括像素33、像素34、像素35、像素43、像素44、像素45、像素53、像素54和像素55。这些像素中可能已经包括了受第一目标反射的回波信号串扰的像素。为了进一步识别出第一目标的空间位置对应的第一像素区域,换言之,为了识别出第三像素区域中的像素中哪些是受第一目标的回波信号串扰的像素,还可执行下述步骤1405至步骤1407。

需要说明的是,若像素阵列的选通方式是逐列选通像素,则可能会受光学串扰的是列方向上的近邻像素;若像素阵列的选通方式是逐行选通像素,则可能会受光学串扰的是行方向上的近邻像素;若像素阵列的选通方式是按斜对角线选通像素,则可能会受光学串扰的是斜对角线上近邻的像素。

步骤1405,控制装置控制第三光源区域的光源按第四功率发射第四信号光、及控制第四光源区域的光源按第五功率发射第五信号光。

其中,第五功率大于第四功率。在一种可能的实现方式中,第五功率可等于上述第二功率,或者也可以等于上述第三功率,第四功率可等于上述第一功率。进一步,可选地,第五功率可以是峰值功率。通过降低第三光源区域的光源发射第四信号光的功率,有助于减小经第一目标反射的第四回波信号的强度,从而可减小第四回波信号对第五回波信号的串扰。

其中,第三光源区域与第三像素区域对应。也可以理解为,第三光源区域中的光源发射的第四信号光,经探测区域中的第一目标反射得到的第四回波信号可被第三像素区域中的像素接收。

在一种可能的实现方式中,控制装置可向第三光源区域中的光源发送第五控制信号,向第四光源区域的光源发送第六控制信号,第五控制信号用于控制第三光源区域中的光源按第四功率发射第四信号光,第六控制信号用于控制第四光源区域中的光源按第五功率发射第五信号光。

进一步,第三光源区域可以是按第三选通方式选通的,选通的第三光源区域中的光源可按第四功率向探测区域中发射第四信号光。第四光源区域中的光源可以是按第三选通方式选通的,选通的第四光源区域中的光源可按第五功率向探测区域发射第五信号光。

需要说明的是,第三选通方式可以是携带在第五控制信号中的指示信息,例如指示信息可以是光源阵列中光源的寻址时序。即第五控制信号还可用于控制第三光源区域中的光源的寻址时序,第六控制信号还可用于控制第四光源区域中的光源的寻址时序。再比如,光源阵列具体采用哪种选通方式也可以是预先设置或预先约定的,本申请对此不作限定。另外,第三选通方式可以与第一选通方式相同,或者也可以不相同,第三选通方式与第二选通方式可以相同,也可以不相同,本申请对此也不作限定。

示例性地,控制装置向第三光源区域发送第五控制信号,第五控制信号用于控制第三光源区域按第三选通方式选通光源、且按第四功率发射第四信号光。控制装置向第四光源区域发送第五控制信号,第五控制信号用于控制第四光源区域按第三选通方式选通光源、且按第五功率发射第五信号光。

步骤1406,控制装置控制像素阵列接收第四回波信号和第五回波信号。

其中,第四回波信号包括第四信号光经第一目标反射的反射光,第五回波信号包括第五信号光经第二目标反射的反射光。

关于该步骤1406可能的实现方式可参见下述图15或图16的介绍,此处不再赘述。

步骤1407,控制装置根据第四回波信号和第五回波信号,确定第一像素区域和第二像素区域。

在一种可能的实现方式中,控制装置可将第回波信号和第五回波信号进行光电转换,得到第四电信号和第五电信号。其中,第四电信号中携带第四回波信号的强度(可称为第二强度),第五电信号中携带第五回波信号的强度(可称为第三强度)。应理解,一个第四电信号对应一个第二强度,一个第五电信号对应一个第三强度。结合上述图3,控制装置根据7×7个电信号(包括第四电信号和第五电信号)可确定出7×7个强度(包括第二强度和第三强度)。

进一步,控制装置可将第二强度和第三强度中大于或等于第五预设值的强度对应的像素确定为第一像素区域中的像素,并将第二强度和第三强度中小于第五预设值的强度对应的像素确定为第二像素区域中的像素。其中,第五预设值可以等于第一预设值。

在另一种可能的实现方式中,控制装置可将第回波信号和第五回波信号进行光电转换,得到第四电信号和第五电信号。其中,第四电信号中携带第四回波信号的强度(可称为第二强度)和第二距离,第五电信号中携带第五回波信号的强度(可称为第三强度)和第一距离。应理解,一个第四电信号对应一个第二强度、对应一个第二距离,一个第五电信号对应一个第三强度、对应一个第一距离。结合上述图3,控制装置根据7×7个电信号(包括第四电信号和第五电信号)可确定出7×7个强度(包括第二强度和第三强度)、及7×7个距离(包括第二距离和第一距离)。

进一步,控制装置确定第二距离和第一距离中距离相同的像素对应的强度,将距离相等的相对对应的强度两两相减,并将差值大于或等于第二预设值的较大强度对应像素确定为第一像素区域中的像素,并将差值消于第二预设值的较大强度对应像素确定为第二像素区域中的像素。

结合上述图3,例如控制装置确定像素43、像素44、像素45为第一像素区域中的像素,将像素阵列中除像素43、像素44、像素45外的像素确定为第二像素区域。

需要说明的是,基于第三像素区域确定第一像素区域中的像素包括但不限于上述给出的可能的方式,例如还可以通过置心算法从第三像素区域中确定第一像素区域,具体的,可将第三像素区域的中间区域确定为第一像素区域;或者,将第三像素区域的中心区域的像素确定为准第一像素区域,再将准第一像素区域中强度差异较大的像素中的强度较大的像素确定为第一像素区域中的像素。

通过上述步骤1401至步骤1407,可先确定出第三像素区域,由于第三像素区域中可能包括了已被第一目标反射的反射光串扰的像素,通过进一步适应性的调整第三像素区域对应的第三光源区域中的光源的功率,可从第三像素区域中准确的确定出第一目标的空间位置对应的第一像素区域,从而有助于获得全视场完整且精确的探测区域的关联信息(如第一目标和第二目标的关联信息等)。

需要说明的是,上述步骤1405至步骤1407中基于第三像素区域确定第一像素区域的过程可以理解为是获取第二帧图像(可称为第二图像),具体过程可分五个阶段,即选通至第三像素区域的第一边缘区域之前的区域的第一阶段,选通至第三像素区域的第一边缘区域的第二阶段,选通至第三像素区域的第三阶段,以及选通至第三像素区域的第二边缘区域的第四阶段,选通至第三像素区域的第二边缘区域之后的区域的第五阶段。换言之,第一阶段选通的是第三像素区域的第一边缘区域之前的像素(如第一边缘区域的前一行或前一列的像素等),第二阶段选通的是第三像素区域的第一边缘区域的像素,第三阶段选通的是第三像素区域的像素,第四阶段选通的是第三像素区域的第二边缘区域的像素,第五阶段选通的是第三像素区域的第二边缘区域之后的像素(如第二边缘区域的后一行或后一列的像素等)。

下面结合具体的示例,对获取第二图像的过程进行介绍。

如图15所示,为本申请提供的一种基于第三像素区域确定第一像素区域的方法流程示意图。该方法中像素阵列和光源阵列按列选通方式、且从第一列开始选通为例。

在下文的介绍中,第三像素区域以包括像素阵列的第(a

结合上述图3,第三像素区域包括像素阵列中的第(3~5)行中的第(3~5)列,即第三像素区域中包括像素33、像素34、像素35、像素43、像素44、像素45、像素53、像素54和像素55。

第一阶段,控制装置控制光源阵列逐列选通光源,选通的光源列按第五功率发射第五信号光;相应地,控制装置控制像素阵列逐列选通对应的像素列,选通的像素接收来自探测区域的第五回波信号。第一阶段的过程可参见前述方式1的步骤1201至步骤1203,得到部分第五电信号。

结合上述图3,控制装置控制第1列光源按第五功率发射第五信号光;相应的,控制装置控制选通第1列像素。

第二阶段,控制装置可执行下述步骤1501。

步骤1501,控制装置控制光源阵列的第b

其中,第b

结合上述图3,控制装置控制光源阵列中的第2列光源按第五功率发射第五信号光;相应的,控制装置控制选通像素阵列中的第2列像素及第3列像素。换言之,第2列像素和第3列像素可共同用于接收来自探测区域的第四回波信号和第五回波信号。

在第二阶段,第b

第三阶段,控制装置可执行下述步骤1502和步骤1503。

步骤1502,控制装置控制依次选通像素阵列的第(b

此处,依次控制第(b

结合上述图3,控制装置控制光源阵列的第3列中的第(3~5)行的光源(即光源33、光源43、光源53)按第四功率发射第四信号光,相应的,控制选通像素阵列的第4列中的第(3~5)行的像素(即像素34、像素44和像素54)。依次类推,控制装置控制光源阵列的第4列中的第(3~5)行的光源(即光源34、光源44、光源54)按第四功率发射第四信号光,相应的,控制选通像素阵列的第5列中的第(3~5)行的像素(即像素35、像素45和像素55)。需要说明的是,选通的像素所在列与选通的光源所在的列是错位的,具体的,选通的像素所在的列比选通的光源所在的列靠后一列。

在一种可能的实现方式中,第四功率小于第五功率。示例性的,第五功率可以是峰值功率。

步骤1503,控制装置控制光源阵列中除第(b

结合上述图3,控制装置控制光源阵列中除第(3~4)中的第(3~5)行的光源(即光源33、光源43、光源53、光源34、光源44和光源54)外的光源按第五功率发射第五信号光,相应的,控制选通像素阵列中除第(4~5)列中的(3~5)行的像素(即像素34、像素44、像素54、像素35、像素45和像素55)外的像素。

需要说明的是,上述步骤1502也可以是控制装置控制依次选通像素阵列的第(b

结合上述图3,上述步骤1502也可以是控制装置控制光源阵列的第3列的光源按第四功率发射第四信号光,相应的,控制选通像素阵列的第4列的像素。依次类推,控制装置控制光源阵列的第4列的光源按第四功率发射第四信号光,相应的,控制选通像素阵列的第5列的像素。上述步骤1503也可以是控制光源阵列中除第3列和第4列的光源外的光源按第五功率发射第五信号光,相应的,控制选通像素阵列中除第4列和第5列外的像素。

第四阶段,控制装置可执行步骤1504。

步骤1504,控制装置控制光源阵列的第b

其中,第六功率可以是大于0的任意功率。

通过控制第b

第五阶段可重复上述第一阶段的过程。结合上述图3,控制装置控制第6列光源按第五功率发射第五信号光,控制装置控制选通像素阵列中第6列像素,选通的第6列像素可接收第五回波信号,依次类推,直至扫描完光源阵列的最后一列。

需要说明的是,该示例中每个阶段均是以一列为例说明的,若每个阶段存在多列,则重复示例的出的对应阶段给出一列的过程即可,本申请中不再重复赘述。

基于上述步骤1501至步骤1504,通过降低第三光源区域中的光源的发射功率,可降低第一目标反射的回波信号的能量,从而可降低第一目标反射的回波信号对周围像素的串扰。同时利用光源发射的信号光的光斑的能量分布特性,通过错位选通像素阵列中的像素,可进一步降低了第一目标反射回波信号的串扰。

需要说明的是,若第三像素区域是从像素阵列中的第1列像素开始的,则不需要错位选通像素,可从第1列开始依次选通像素阵列中的像素列,并控制光源阵列中对应列的光源按第四功率发射第四信号光。若第三像素区域的最后一列为像素阵列的最后一列,则不需要执行第四阶段和第五阶段。

如图16所示,为本申请提供的另一种基于第三像素区域确定第一像素区域的方法流程示意图。该方法中像素阵列和光源阵列按行选通方式、且从第一行开始选通为例。

第三像素区域以包括像素阵列的第(a

第一阶段,控制装置控制光源阵列逐行选通光源,选通的光源按第五功率发射第五信号光;相应地,控制装置控制像素阵列逐行选通像素,选通的像素接收来自探测区域的第五回波信号。第一阶段的过程可参见前述方式1的步骤1201至步骤1203,得到部分第五电信号。

结合上述图3,控制装置控制第1行光源按第五功率发射第五信号光;相应的,控制装置控制选通第1行的像素。

第二阶段,控制装置可执行下述步骤1601。

步骤1601,控制装置控制光源阵列的第a

其中,第a

结合上述图3,控制装置控制光源阵列中的第2行光源按第五功率发射第五信号光;相应的,控制装置控制选通像素阵列中的第2行的像素及第3行的像素。换言之,第2行的像素和第3行的像素可共同用于接收来自探测区域的第四回波信号和第五回波信号。

第三阶段,控制装置可执行下述步骤1602和步骤1603。

步骤1602,控制装置控制光源阵列的第(a

结合上述图3,控制装置控制光源阵列的第3行中的第(3~5)列的光源(即光源33、光源34、光源35)按第四功率发射第四信号光,相应的,控制选通像素阵列的第4行中的第(3~5)列的像素(即像素43、像素44和像素45)。依次类推,控制装置控制光源阵列的第4行中的第(3~5)列的光源(即光源43、光源44、光源45)按第四功率发射第四信号光,相应的,控制选通像素阵列的第5行中的第(3~5)列的像素(即像素53、像素54和像素55)。需要说明的是,选通的像素所在行与选通的光源所在的行是错位的,具体的,选通的像素所在的行比选通的光源所在的行靠后一行。

步骤1603,控制装置控制选通像素阵列中除第(a

该步骤1603可参见前述步骤1503,具体可将上述步骤1503中的“行”用“列”替换,将“列”用“行”替换。

第四阶段,控制装置可执行步骤1604。

步骤1604,控制装置控制光源阵列的第a

该步骤1604可参见前述步骤1504,具体可将上述步骤1504中的“行”用“列”替换,将“列”用“行”替换。

第五阶段可重复上述第一阶段的过程。结合上述图3,控制装置控制第6行光源按第五功率发射第五信号光,控制装置控制选通像素阵列中第6行的像素,选通的第6行的像素可接收第五回波信号,依次类推,直至扫描完光源阵列的最后一行。

需要说明的是,该示例中每个阶段均是以一行为例说明的,若每个阶段存在多行,则重复示例的出的对应阶段给出一行的过程即可,本申请中不再重复赘述。

需要说明的是,若第三像素区域是从像素阵列中的第1行的像素开始的,则不需要错位选通像素,可从第1行开始依次选通像素阵列中的像素行,并控制光源阵列中对应行的光源按第四功率发射第四信号光。若第三像素区域的最后一行为像素阵列的最后一行,则不需要执行第四阶段和第五阶段。

在确定出第一目标的空间位置对应的第一像素区域后,通过调整第一像素区域对应的第一光源区域中的光源的功率,以及错位选通第一像素区域中的像素,可获得较精确的探测区域的关联信息。具体可分如下五个阶段,即选通至第一像素区域的第一边缘区域之前的区域的第A阶段,选通至第一像素区域的第一边缘区域的第B阶段,选通至第一像素区域的第C阶段,以及选通至第一像素区域的第二边缘区域的第D阶段,选通至第一像素区域的第二边缘区域之后的区域的第E阶段。换言之,第A阶段选通的是第一像素区域的第一边缘区域之前的像素(如第一边缘区域的前一行或前一列的像素等),第B阶段选通的是第一像素区域的第一边缘区域的像素,第C阶段选通的是第一像素区域的像素,第D阶段选通的是第一像素区域的第二边缘区域的像素,第E阶段选通的是第一像素区域的第二边缘区域之后的像素(如第二边缘区域的后一行或后一列的像素等)。

如图17所示,为本申请提供的一种获取探测区域中关联信息的方法流程示意图。该方法中像素阵列和光源阵列按列选通方式、且均从第一列开始选通为例。

在下文的介绍中,第一像素区域以包括像素阵列的第(A

结合上述图3,第一像素区域包括像素阵列中的第4行、第(3~5)列,即第一像素区域中包括像素43、像素44和像素45。

第A阶段,控制装置控制光源阵列逐列选通光源,选通的光源列按第一功率发射第一信号光。相应的,控制装置逐列控制选通像素阵列中对应的像素列。结合上述图3,控制装置控制第1列光源按第一功率发射第一信号光;相应的,控制选通第1列像素,选通的第1列像素可接收来自探测区域的第一回波信号。

第B阶段,控制装置控制选通至第一像素区域的第一边缘区域的像素。

步骤1701,控制装置控制光源阵列的第B

此处,选通的第(B

其中,第B

结合上述图3,控制装置控制光源阵列中的第2列光源按第二功率发射第二信号光;相应的,控制装置控制选通像素阵列中的第2列像素及第3列像素。换言之,第2列像素和第3列像素可共同用于接收来自探测区域的第二回波信号。

第C阶段,控制装置控制选通至第一像素区域的像素。

步骤1702,控制装置依次控制第(B

此处,依次控制第(B

结合上述图3,控制装置控制光源阵列的第3列中的第4行的光源(即光源43)按第一功率发射第一信号光;相应的,控制选通像素阵列的第4列中的第4行的像素(即像素44)。依次类推,控制装置控制光源阵列的第4列中的第4行的光源(即光源44)按第一功率发射第一信号光,相应的,控制选通像素阵列的第5列中的第4行的像素(即像素45)。需要说明的是,选通的像素所在列与选通的光源所在的列是错位的,具体的,选通的像素所在的列比选通的光源所在的列靠后一列。通过错位选通像素阵列的列,利用回波信号的光斑的边缘能量,可降低第一目标反射的回波信号串扰影响探测区域中的其它目标(如第二目标)反射的回波信号,可改善串扰现象,从而可以实现对探测系统的全视场范围内的有效探测。

步骤1703,控制装置控制光源阵列中除第(B

结合上述图3,控制装置控制光源阵列中除第3列中的第4行的光源外的光源按第二功率发射第二信号光;相应的,控制选通像素阵列中除第4列中的第4行的像素外的像素。

需要说明的是,上述步骤1702也可以是控制装置控制依次选通像素阵列的第(B

第D阶段,控制装置控制选通至第一像素区域的第二边缘区域的像素。

步骤1704,控制装置控制光源阵列的第B

通过控制第B

第E阶段可重复上述第A阶段的过程。结合上述图3,控制装置控制第6列光源按第二功率发射第二信号光,控制装置控制选通像素阵列中第6列像素,选通的第6列像素可接收第二回波信号,依次类推,直至扫描完光源阵列的最后一列。

通过上述步骤1701至步骤1704,降低第一光源区域中的光源的功率,可降低第一目标反射回的第一回波信号的能量。而且,第一像素区域是第一目标的空间位置对应的像素,即第一像素区域中不包括受第一回波信号串扰的像素,因此,可以获得精确且完整的探测区域的关联信息。

需要说明的是,上述图17所示的方法也可以是按行扫描的,可将上述图17中的“行”用“列”替换,将“列”用“行”替换,具体过程类似上述图17,此处不再赘述。

上述图17是以与上述图15所给出的扫描方式相同为例说明的。应理解,确定出第一光源区域及第一像素区域后,也可以按其它可能的方式获取探测区域的关联信息,本申请对此不作限定。需要说明的是,扫描方式涉及到探测系统的硬件层面如驱动的设计、数据读取电路设计、热评估、能量利用率及对探测系统的性能的影响等,其中,探测系统的性能包括但不限于探测的准确度、探测的距离等。

在一种可能的实现方式中,上述图15至图17所示的方法中,控制装置控制光源阵列中的某些光源按某一功率发射信号光具体可以是控制装置向光源阵列发送对应的控制信号。控制装置控制选通像素阵列中的某些像素具体可以是控制装置向像素阵列发送对应的控制信号。应理解,控制装置向光源阵列发送控制信号,和/或向像素阵列发送控制信号均是示例,本申请对具体如何控制不作限定。

应理解,上述图15至图17所示的方法中均是以错位一行或错位一列为例说明的,本申请对错位的行数和列数不作限定,例如,也可以错位两行或两列,甚至多于两行或两列。

基于上述内容和相同构思,图18和图19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控制装置的功能,因此也能实现上述方法实施例所具备的有益效果。

如图18所示,该控制装置1800包括处理模块1801和收发模块1802。控制装置1800用于实现上述图11、图12、图13、图14、图15、图16或图17中所示的方法实施例中控制装置的功能。

当控制装置1800用于实现图11所示的方法实施例的控制装置的功能时:处理模块1801用于通过收发模组1802控制第一光源区域的光源按第一功率发射第一信号光,控制第二光源区域的光源按第二功率发射第二信号光,及控制第一像素区域的像素接收包括第一信号光经由第一目标反射后得到的第一回波信号,第一目标的空间位置与第一像素区域对应,第一光源区域对应第一像素区域,第二光源区域对应第二像素区域,第二功率大于第一功率。

有关上述处理模块1801和收发模块1802更详细的描述可以参考图11所示的方法实施例中相关描述直接得到,此处不再一一赘述。上述光源区域和像素区域的解释参见上文涉及的光源阵列和像素阵列,这里不再赘述。

应理解,本申请实施例中的处理模块1801可以由处理器或处理器相关电路模块实现,收发模块1802可以由接口电路或接口电路相关电路模块实现。

基于上述内容和相同构思,如19所示,本申请还提供一种控制装置1900。该控制装置1900可包括至少一个处理器1901和接口电路1902。处理器1901和接口电路1902之间相互耦合。可以理解的是,接口电路1902可以为输入输出接口。可选地,控制装置1900还可包括存储器1903,用于存储处理器1901执行的指令或存储处理器1901运行指令所需要的输入数据或存储处理器1901运行指令后产生的数据。

当控制装置1900用于实现图11所示的方法时,处理器1901用于执行上述处理模块1801的功能,接口电路1902用于执行上述收发模块1802的功能。

基于上述内容和相同构思,图20为本申请的提供的可能的激光雷达的架构示意图。该激光雷达2000可包括发射模组2001、接收模组2002、以及用于执行上述任意方法实施例的控制装置2003。其中,发射模组2001用于按第一功率发射第一信号光,并按第二功率发射第二信号光;接收模组2002用于接收来自探测区域的第一回波信号,第一回波信号包括第一信号光经由第一目标反射的反射光;控制装置2003的功能可参见前述相关描述,此处不再赘述。发射模组2001可能的实现可参见前述发射模组的介绍,接收模组2002可能的实现可参见前述接收模组的介绍,此处不再赘述。

基于上述内容和相同构思,本申请提供一种终端设备。该终端设备可包括用于执行上述任意方法实施例的控制装置。进一步,可选的,该终端设备还可包括存储器,存储器用于存储程序或指令。当然,该终端设备还可以包括其他器件,例如无线控制装置等。其中,控制装置可参见上述控制装置的描述,此处不再赘述。

在一种可能的实现方式中,该终端设备还可包括上述发射模组2001和接收模组2002。也就是说,该终端设备可包括上述激光雷达2000。

示例性地,该终端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)、机器人、测绘设备、无人机、智能家居设备(例如电视、扫地机器人、智能台灯、音响系统、智能照明系统、电器控制系统、家庭背景音乐、家庭影院系统、对讲系统、或视频监控等)、智能制造设备(例如工业设备)、智能运输设备(例如AGV、无人运输车、或货车等)、或智能终端(手机、计算机、平板电脑、掌上电脑、台式机、耳机、音响、穿戴设备、车载设备、虚拟现实设备、增强现实设备等)等。

可以理解的是,为了实现上述实施例中功能,控制装置包括了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到,结合本申请中所公开的实施例描述的各示例的模块及方法步骤,本申请能够以硬件或硬件和计算机软件相结合的形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行,取决于技术方案的特定应用场景和设计约束条件。

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。当然,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可以位于控制装置中。当然,处理器和存储介质也可以作为分立模块存在于控制装置中。

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。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计算机程序或指令时,全部或部分地执行本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其它可编程装置。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,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。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。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 videodisc,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。“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。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,在不脱离本申请的精神和范围的情况下,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。

显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本申请实施例的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

相关技术
  • 一种全视场角固态激光雷达探测装置及障碍物探测方法
  • 一种语音控制应用程序的方法、装置及终端设备
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  • 一种终端设备及终端设备的控制方法
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