一种激光雷达扫描方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，具体涉及一种激光雷达扫描方法、系统及存储介质。

背景技术

随着智能驾驶技术的发展，激光雷达作为关键的环境探测器，是智能驾驶技术感知环境、建立地图、规避障碍的关键部分。其中，使用相控阵(OPA)的全固态激光雷达是激光雷达的一个重要发展方向，OPA的独特光操纵技术能够使激光雷达在扫描方向上获得分辨率更高的三维点云图像。

目前OPA激光雷达大多采用一维扫描的方式，这样的方式难以获得需要的区域的高分辨率图像。且一般的二维扫描方式多借助机械结构，在设计上的难度较大。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种激光雷达扫描方法、系统及存储介质，以解决激光雷达系统扫描分辨率不高的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种激光雷达扫描方法，包括：

获取目标区域对应的目标激光扫描信号；

对所述目标激光扫描信号进行障碍物分析，确定所述目标区域内的感兴趣区域；

控制所述激光雷达中的激光发射模块增加对所述感兴趣区域的扫描分辨率，以确定所述目标区域的激光扫描结果。

本发明实施例提供的激光雷达扫描方法，通过对目标区域的目标激光扫描信号的处理从而确定感兴趣区域，基于确定的感兴趣区域提升对该区域的扫描分辨率，进而获得更高分辨率的图像，得到更好的环境感知效果。

在一个实施方式中，激光发射模块包括至少一种类型的激光扫描单元，所述控制所述激光雷达中的激光发射模块增加对所述感兴趣区域的扫描分辨率，以确定所述目标区域的激光扫描结果，包括：

控制所述激光扫描单元增加对所述感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率；

基于所述扫描分辨率对所述目标区域进行扫描，得到对所述目标区域的激光扫描结果。

在一个实施方式中，当所述激光发射单元包括一种类型的激光扫描单元，所述控制所述激光扫描单元增加对所述感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率，包括：

控制同类型的激光扫描单元增加对所述感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率。

在一个实施方式中，当所述激光发射单元中的激光扫描单元包括第一扫描单元和第二扫描单元，所述第一扫描单元和第二扫描单元的类型不同，所述控制所述激光扫描单元增加对所述感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率，包括：

控制所述第一扫描单元和第二扫描单元分别增加对所述感兴趣区域在不同维度上的扫描分辨率。

在一个实施方式中，对所述目标激光扫描信号进行障碍物分析，确定所述目标区域内的感兴趣区域，包括：

将所述目标激光扫描信号转换为电信号，对所述电信号进行处理，得到处理后的电信号；

根据处理后的电信号计算点云数据，并根据所述点云数据确定所述目标区域内的感兴趣区域。

本发明实施例提供的激光雷达扫描方法，获取目标区域对应的目标激光扫描信号，通过将目标激光扫描信号转换为电信号，并对电信号进行处理，基于处理结果计算点云数据并确定感兴趣区域，提升对感兴趣区域的扫描分辨率，进而获得更高分辨率的图像，得到更好的环境感知效果。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种激光雷达扫描系统，包括：

激光发射模块，所述激光发射模块包括设置在至少两个扫描维度上的激光发射单元；

信号处理模块，与所述激光发射模块连接，所述信号处理模块用于执行第一方面或第一方面的任意一种实施方式中的激光雷达扫描方法。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的激光雷达扫描方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的激光雷达扫描方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的激光雷达扫描方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的普通扫描方式得到的扫描结果；

图4是根据本发明实施例的激光扫描结果；

图5是根据本发明实施例的激光扫描结果；

图6是根据本发明实施例的激光扫描结果；

图7是根据本发明实施例的激光雷达扫描方法的流程图；

图8是本发明实施例的激光雷达扫描系统的结构框图；

图9是根据本发明实施例的激光雷达扫描系统的示意图；

图10是激光雷达扫描系统的工作示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

根据本发明实施例，提供了一种激光雷达扫描方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种激光雷达扫描方法，图1是根据本发明实施例的激光雷达扫描方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

S11，获取目标区域对应的目标激光扫描信号。

目标区域为需要通过激光雷达进行扫描的区域，目标区域中可能包含人、动物等各种障碍物。激光雷达扫描系统中可以包含信号处理模块和激光发射模块，激光发射模块中包括扫描装置，例如发射芯片、MEMS、转镜等。

当受到驱动单元的驱动，扫描装置向目标区域发出探测的光信号，从而探测目标区域中的障碍物，当探测的光信号遇到障碍物时会发生反射，由激光雷达中的信号处理模块获取被障碍物反射的信号，反射的信号即目标激光扫描信号。

S12，对目标激光扫描信号进行障碍物分析，确定目标区域内的感兴趣区域。

对接收到的目标激光扫描信号进行障碍物分析，具体可以包括对目标激光扫描信号进行转换，例如转换为电信号之后再对信号进行滤波、放大等处理。基于对处理后的信号的分析，判断目标区域内的障碍物的位置信息，其中位置信息可以为坐标信息。若目标区域内存在多个障碍物，还可以依据需求从多个障碍物中筛选出重点障碍物和非重点障碍物。

基于已确定的目标区域内的障碍物建立感兴趣区域，感兴趣区域即需要扫描的重点区域，确定感兴趣区域以便进行进一步提高该区域图像分辨率。

S13，控制激光雷达中的激光发射模块增加对感兴趣区域的扫描分辨率，以确定目标区域的激光扫描结果。

信号处理模块在确定感兴趣区域后，可发出信号至激光发射模块，从而控制激光发射模块中的扫描装置进行扫描，并且加强对感兴趣区域的扫描分辨率，即提升对该区域图像的扫描精度。在经过调整扫描分辨率的扫描装置扫描后，得到包括增强了感兴趣区域的扫描分辨率的扫描结果，即目标区域的激光扫描结果。

本发明实施例提供的激光雷达扫描方法，通过对目标区域的目标激光扫描信号的处理从而确定感兴趣区域，基于确定的感兴趣区域提升对该区域的扫描分辨率，进而获得更高分辨率的图像，得到更好的环境感知效果。

在本实施例中提供了一种激光雷达扫描方法，激光发射模块包括至少一种类型的激光扫描单元，图2是根据本发明实施例的激光雷达扫描方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

S21，获取目标区域对应的目标激光扫描信号。

目标区域为需要通过激光雷达进行扫描的区域，目标区域中可能包含人、动物等各种障碍物。激光雷达扫描系统中可以包含信号处理模块和激光发射模块，激光发射模块中包括扫描装置，例如发射芯片、MEMS、转镜等。

当受到驱动单元的驱动，扫描装置向目标区域发出探测的光信号，从而探测目标区域中的障碍物，当探测的光信号遇到障碍物时会发生反射，由激光雷达中的信号处理模块获取被障碍物反射的信号，反射的信号即目标激光扫描信号。

S22，对所述目标激光扫描信号进行障碍物分析，确定所述目标区域内的感兴趣区域。

对接收到的目标激光扫描信号进行障碍物分析，具体可以包括对目标激光扫描信号进行转换，例如转换为电信号之后再对信号进行滤波、放大等处理。基于对处理后的信号的分析，判断目标区域内的障碍物的位置信息，其中位置信息可以为坐标信息。若目标区域内存在多个障碍物，还可以依据需求从多个障碍物中筛选出重点障碍物和非重点障碍物。

基于已确定的目标区域内的障碍物建立感兴趣区域，感兴趣区域即需要扫描的重点区域，确定感兴趣区域以便进行进一步提高该区域图像分辨率。

S23，控制激光雷达中的激光发射模块增加对感兴趣区域的扫描分辨率，以确定目标区域的激光扫描结果。

具体地，上述S23包括：

S231，控制激光扫描单元增加对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率。

S232，基于扫描分辨率对目标区域进行扫描，得到对目标区域的激光扫描结果。

激光雷达扫描系统中的激光发射模块包括至少一种类型的激光扫描单元，激光扫描单元的类型可以是扫描芯片例如相控阵(OPA)芯片；也可以是既包含扫描芯片，也包含如MEMS、FLASH、机械转镜、振镜等机械扫描装置，具体可依据实际情况进行配置，在此不作限定。

在确定感兴趣区域后，信号处理模块发出控制信号至激光发射模块控制激光扫描单元中的扫描装置增加对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率。激光扫描结果即经过调整后的提高了对感兴趣区域的扫描分辨率的扫描结果。

若不增加激光扫描单元对感兴趣区域的扫描分辨率，仅是由激光扫描单元对目标区域的普通扫描，得到的结果如图3所示。

在一个实施方式中，当激光发射单元包括一种类型的激光扫描单元，控制激光扫描单元增加对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率，包括：控制同类型的激光扫描单元增加对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率。

若激光发射单元包括一种类型的激光扫描单元，该类型可以为OPA芯片，激光扫描单元的数量不作限制，激光扫描单元可至少在一个维度上增加对感兴趣区域的扫描分辨率。

当只在一个维度上提升扫描分辨率，得到的激光扫描结果如图4和图5所示。当在一个以上的维度提升扫描分辨率，以二维为例，二维的扫描方向可以采用正交排布的方式，从而使得两个方向都有高精度扫描的能力，得到的激光扫描结果如图6所示。

在一个实施方式中，当激光发射单元中的激光扫描单元包括第一扫描单元和第二扫描单元，第一扫描单元和第二扫描单元的类型不同，控制激光扫描单元增加对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率，包括：控制第一扫描单元和第二扫描单元分别增加对感兴趣区域在不同维度上的扫描分辨率。

第一扫描单元和第二扫描单元的类型不同，类型可以分别为扫描芯片和其他机械扫描装置，第一扫描单元和第二扫描单元分别在两个维度上增加对感兴趣区域的扫描分辨率，得到激光扫描结果，以扫描方式采用正交排布为例，得到的激光扫描结果如图6所示。

本发明实施例提供的激光雷达扫描方法，通过对目标区域的目标激光扫描信号的处理从而确定感兴趣区域，提升对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率，进而获得更高分辨率的图像，得到更好的环境感知效果。

在本实施例中提供了一种激光雷达扫描方法，图7是根据本发明实施例的激光雷达扫描方法的流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：

S31，获取目标区域对应的目标激光扫描信号。

目标区域为需要通过激光雷达进行扫描的区域，目标区域中可能包含人、动物等各种障碍物。激光雷达扫描系统中可以包含信号处理模块和激光发射模块，激光发射模块中包括扫描装置，例如发射芯片、MEMS、转镜等。

当受到驱动单元的驱动，扫描装置向目标区域发出探测的光信号，从而探测目标区域中的障碍物，当探测的光信号遇到障碍物时会发生反射，由激光雷达中的信号处理模块获取被障碍物反射的信号，反射的信号即目标激光扫描信号。

S32，对目标激光扫描信号进行障碍物分析，确定目标区域内的感兴趣区域。

具体地，上述S32具体包括：

S321，将目标激光扫描信号转换为电信号，对电信号进行处理，得到处理后的电信号。

目标激光扫描信号为对目标区域扫描被其中的障碍物反射的信号，是一种光信号，信号处理模块获取目标激光扫描信号后，首先需要将该信号由光信号转换为电信号。对电信号进行处理可以包括对电信号的解调、放大和滤波等处理，经过以上处理后得到处理后的电信号。

S322，根据处理后的电信号计算点云数据，并根据点云数据确定目标区域内的感兴趣区域。

根据处理后的电信号计算点云数据，点云数据可以包括目标区域内障碍物的位置信息例如坐标信息，可以依据不同物体的点云数据建立该物体的模糊轮廓，从而初步判断障碍物的类型，例如是否属于可移动的产生危险的障碍物，例如车辆、人，之后根据障碍物的类型确定感兴趣区域。

S33，控制激光雷达中的激光发射模块增加对感兴趣区域的扫描分辨率，以确定目标区域的激光扫描结果。

S33详情请参见图2所示实施例的S23，在此不再赘述。

本发明实施例提供的激光雷达扫描方法，获取目标区域对应的目标激光扫描信号，通过将目标激光扫描信号转换为电信号，并对电信号进行处理，基于处理结果计算点云数据并确定感兴趣区域，提升对感兴趣区域的扫描分辨率，进而获得更高分辨率的图像，得到更好的环境感知效果。

在本实施例中还提供了一种激光雷达扫描系统，请参阅图8，图8是根据本发明实施例的激光雷达扫描系统的结构示意图。如图8所示，该激光雷达扫描系统包括激光发射模块和信号处理模块。其中，激光发射模块包括设置在至少两个扫描维度上的激光发射单元，信号处理模块与激光发射模块连接，信号处理模块用于执行激光雷达扫描方法。

激光发射模块包括至少一种类型的激光扫描单元，激光扫描单元的类型可以包括发光芯片、机械扫描装置等，其中发光芯片可以为OPA芯片，机械扫描装置可以包括MEMS、FLASH、机械转镜/振镜等。

以激光扫描单元只包含OPA芯片为例，请参照图9，其为根据本发明实施例的激光雷达扫描系统的示意图。在该系统中，激光发射模块包括OPA驱动单元、OPA芯片、光束整形系统，信号处理模块包括处理器单元、信号处理单元、信号接收单元以及信号光接收系统。其中，信号接收单元可以采用探测器阵列、单点探测器等，通过发射信号光的角度来对应被探测物的角度，实现高分辨率，探测器类型包括但不限于PD、PIN、APD、SPAD、SIPM等。

由处理器单元将驱动信号发送至OPA驱动单元，OPA驱动单元可以控制OPA芯片发出光，经过光束整形系统发出探测光信号，当探测光信号遇到障碍物时被反射，反射的光信号由信号光接收系统以及信号接收单元接收，并转换为电信号，由信号处理单元对其进行解调、放大、滤波等处理后，根据处理后的信号计算点云数据，并将点云数据发送给处理器单元，处理器单元根据点云数据建立障碍物的模糊轮廓从而判断障碍物的类型，根据障碍物的类型建立感兴趣区域，即确定目标区域内障碍物的位置信息，最终由中央处理器结合系统中其他传感器反馈的信息判断是否需要聚焦某一感兴趣区域来提高扫描分辨率或角分辨率，从而获得更高分辨率的图像，增强局部环境的感知能力。通过与中央处理器的结合，可动态调整激光雷达扫描系统的感兴趣区域，降低对处理器的计算要求，有利于降低系统的成本。

当激光发射模块包括一种类型的激光扫描单元，一种类型的激光扫描单元用于增加对感兴趣区域在至少一个维度上的扫描分辨率。

以该激光扫描单元为OPA芯片，且两个OPA芯片呈正交放置为例，如图10所示，两组OPA芯片分别沿直角坐标系的y轴和z轴放置，每组分别可以包括至少一个OPA芯片，当收到驱动信号，芯片发出两个方向的线性光信号，并沿着对应的垂直方向扫描，信号接收系统为M x N的像素阵列探测器。在扫描过程中，任一组OPA芯片发射的线性光信号经障碍物反射后，汇聚到探测器中的某一行或列(M或N)，通过调制OPA使返回的光信号在某一列/行像素中扫描，即实现了对应列/行方向上的高角度分辨率。也可采用仅在一个维度上提高OPA的扫描分辨率，来实现系统的聚焦能力，在一定程度上也可减少系统的数据计算量，从而提高系统帧率。

当目标区域内存在障碍物，则由中央处理器下发指令给信号处理模块，信号处理模块根据目标激光扫描信号计算感兴趣区域，即ROI，反馈给激光发射模块，由OPA驱动单元控制OPA芯片在感兴趣区域内进行高密度扫描。

当所述激光发射模块包括第一扫描单元和第二扫描单元，第一扫描单元和第二扫描单元的类型不同，第一扫描单元和第二扫描单元用于分别增加对感兴趣区域在不同维度上的扫描分辨率。

例如，可以采用在其中一个维度上采用扫描芯片进行扫描，在另一个维度上使用转镜、振镜、MEMS等机械扫描装置来实现系统的二维扫描。

增强对感兴趣区域的扫描可使感兴趣区域内的点云图像更加精细，被扫描的物体的轮廓更加清晰，增加了系统判断的准确率。同时，也可在一定程度上减少系统处理的数据量，提升扫描效率。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的激光雷达扫描方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。