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调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达

来源:小编  |  发布时间: 2026-08-22  |   次浏览

  

调整激光雷达测距精度的方法、装置及激光雷达(图1)

  根据所述点云距离确定目标参数,所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度,

  所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。

  2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标参数为所述激光功率,所述根据

  根据获得的点云距离和预设的第一模型计算所述点云距离对应的激光功率;其中,所

  述第一模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率,当所述点云距离小于第一

  预设距离阈值时,减小所述激光功率,当所述点云距离大于或等于所述第一预设距离阈值

  3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:获取所述第一模型;

  根据所述采样距离,调节所述靶材对应激光功率,并获得使所述靶材测距误差最小时

  根据所述采样距离、所述标定激光功率以及第一公式,计算所述第一模型的标定参数;

  4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述采样距离,调节所述靶材对

  分别获取每一所述采样距离对应的至少一个靶材中,使每一所述靶材测距对应的距离

  根据所述靶材的权重系数和每一所述靶材对应的误差最小的激光功率,计算获得所述

  靶材对应的采样距离的激光功率,所述采样距离的激光功率为所述采样距离的标定激光功

  5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标参数为所述激光雷达接收端进光

  根据获得的点云距离和预设的第二模型计算所述点云距离对应的进光量;其中,所述

  第二模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光雷达接收端进光量,当所述点云距

  6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:获取所述第二模型;

  根据所述测距光路理论盲区距离确定采样距离,其中所述采样距离小于或等于所述测

  根据所述采样距离、所述经验进光量、所述标定光圈值以及第二公式,计算所述第二模

  7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,当所述点云距离大于或等于所述第二预设

  8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标参数为所述激光雷达接收的激光

  根据获得的点云距离和预设的第三模型计算所述点云距离对应的所述激光雷达接收

  的激光束的能量;其中,所述第三模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率

  和激光雷达接收端进光量,根据激光功率和所述激光雷达接收端进光量确定所述激光雷达

  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:获取所述第三模型;

  确定不同采样距离范围对应的参考靶,并根据所述参考靶的精度的最优值确定激光雷

  根据所述标定能量、所述激光功率、所述激光雷达接收端进光量以及第三公式,计算所

  测距精度调整模块,用于根据所述点云距离确定目标参数,所述目标参数用于调整所

  述激光雷达的测距精度,所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷

  所述存储器与所述处理器耦合,所述存储器用于存储指令或程序,当所述指令或程序

  被所述至少一个处理器执行时,使所述至少一个处理器执行如权利要求1‑9任一项所述的

  12.一种计算机存储介质,其特征在于,所述计算机存储介质存储有指令或程序,当所

  述指令或程序被激光雷达执行时,使所述激光雷达执行如权利要求1‑9任一项所述的方法。

  激光雷达的TOF(Time of Flight)测距法,也称为飞行时间测距法,是一种常见的

  激光雷达测距方法,它基于测量从激光发射器发出的激光脉冲到目标物体并返回激光接收

  器所需的时间来计算目标物体与激光雷达的距离。激光打在不同距离下所表现的激光能量

  不同,导致激光雷达在测试距离时会有不同程度的测距偏差,测试距离的精度不够准确。

  第一方面,本申请实施例提供了一种调整激光雷达测距精度的方法,包括:获取激

  光雷达测距时对应的点云距离;根据所述点云距离确定目标参数,所述目标参数用于调整

  所述激光雷达的测距精度,所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光

  标参数,包括:根据获得的点云距离和预设的第一模型计算所述点云距离对应的激光功率;

  其中,所述第一模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光功率,当所述点云距离

  小于第一预设距离阈值时,减小所述激光功率,当所述点云距离大于或等于所述第一预设

  在一些实施例中,获取所述第一模型;所述获取所述第一模型包括:确定采样距离

  和靶材;根据所述采样距离,调节所述靶材对应激光功率,并获得使所述靶材测距误差最小

  时的激光功率,所述测距误差最小时的激光功率记录为标定激光功率;根据所述采样距离、

  所述标定激光功率以及第一公式,计算所述第一模型的标定参数;根据所述标定参数和所

  在一些实施例中,所述根据所述采样距离,调节所述靶材对应激光功率,并获得使

  所述靶材测距误差最小时的激光功率,包括:获取多个采样距离,以及每一采样距离对应的

  至少一个靶材;分别获取每一所述采样距离对应的至少一个靶材中,使每一所述靶材测距

  对应的距离误差最小的激光功率;根据所述靶材的权重系数和每一所述靶材对应的误差最

  小的激光功率,计算获得所述靶材对应的采样距离的激光功率,所述采样距离的激光功率

  云距离确定目标参数,包括:根据获得的点云距离和预设的第二模型计算所述点云距离对

  应的进光量;其中,所述第二模型用于根据所述点云距离确定目标范围内的激光雷达接收

  端进光量,当所述点云距离小于第二预设距离阈值时,增大所述激光雷达接收端进光量。

  在一些实施例中,获取所述第二模型;所述获取所述第二模型包括:获取测距光路

  理论盲区距离;根据所述测距光路理论盲区距离确定采样距离,其中所述采样距离小于或

  等于所述测距光路理论盲区距离;获取使测距时的光圈最小的经验进光量;确定目标靶材,

  并获取在所述目标靶材下使得测距精度值最高的标定光圈值;根据所述采样距离、所述经

  验进光量、所述标定光圈值以及第二公式,计算所述第二模型的标定参数;根据所述标定参

  所述点云距离确定目标参数,包括:根据获得的点云距离和预设的第三模型计算所述点云

  距离对应的所述激光雷达接收的激光束的能量;其中,所述第三模型用于根据所述点云距

  离确定目标范围内的激光功率和激光雷达接收端进光量,根据激光功率和所述激光雷达接

  在一些实施例中,所述方法还包括:获取所述第三模型;所述获取所述第三模型包

  括:确定不同采样距离范围对应的参考靶,并根据所述参考靶的精度的最优值确定激光雷

  达接收的激光束的标定能量;获取所述不同采样距离范围对应的激光功率和激光雷达接收

  端进光量;根据所述标定能量、所述激光功率、所述激光雷达接收端进光量以及第三公式,

  计算所述第三模型的标定参数;根据所述标定参数和所述第三公式确定所述第三模型。

  第二方面,本申请实施例提供了一种调整激光雷达测距精度的装置,包括:点云距

  离获取模块,用于获取激光雷达测距时对应的点云距离;测距精度调整模块,用于根据所述

  点云距离确定目标参数,所述目标参数用于调整所述激光雷达的测距精度,所述目标参数

  第三方面,本申请实施例提供了一种激光雷达,包括:至少一个处理器和存储器;

  所述存储器与所述处理器耦合,所述存储器用于存储指令或程序,当所述指令或程序被所

  述至少一个处理器执行时,使所述至少一个处理器执行上述第一方面所述的方法。

  令或程序,当指令或程序被激光雷达执行时,使所述激光雷达执行上述第一方面所述的方

  第五方面,本申请实施例提供了一种计算机程序产品,包括指令或程序,当指令或

  定用于调整激光雷达测距精度的目标参数,从而实现对激光雷达测距精度进行调整,其中

  目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光束的能量。本申

  请的实施例方式能够通过调整激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光

  束的能量来改善点云质量,减少出现点云波动和畸变点云的情况,从而提高了激光雷达测

  图6是本申请实施例提供的进光量随距离的变化曲线是本申请实施例提供的盲区内进光量随距离的变化曲线是本申请再一实施例提供的一种调整激光雷达测距精度的方法的流程图;

  中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细的描述。显然,所描述的实施例是

  本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解

  以相互组合。虽然在装置示意图中进行了功能模块划分,在流程图中示出了逻辑顺序,但是

  在某些情况下,可以以不同于装置中的模块划分,或可以以不同于流程图所示出顺序执行

  本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对

  象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互

  换,以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施,且“第一”、

  “第二”等所区分的对象通常为一类,并不限定对象的个数,例如第一对象可以是一个,也可

  以是多个。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符

  在本申请一个或多个实施例中,请参阅图1,图1示出了一种基于激光雷达的应用

  场景示意图。如图1所示,该应用场景包括:激光雷达101和可移动设备102。激光雷达101装

  设于各种需要进行周围环境探测的可移动设备102上,可移动设备102例如可以为车辆、机

  可选的,当可移动设备102为车辆时,激光雷达101可以装设于车辆的车头、车尾、

  在本申请一个或多个实施例中,请参阅图2,为本申请实施例提供的一种激光雷达

  的结构示意图,包括发射装置10、扫描装置20和接收装置30。发射装置10用于发射探测激

  光;扫描装置20用于接收探测激光,并将探测激光出射至探测视场;扫描装置20还用于接收

  发射装置10可以包括一种激光器。示意性的,在激光雷达进行视场扫描时,激光器

  发射脉冲型的出射探测激光并射向扫描装置20,扫描装置20可以至少包括振镜,激光器发

  射出的探测激光具体可射向该振镜,振镜接收该探测激光,并将该探测激光出射至探测视

  场,并接收回波激光(由回波物体反射后所产生的),并将回波激光偏折至接收装置30,接收

  装置30接收该回波激光。通常会基于一次探测激光和对应的回波激光,计算后得到一个扫

  的距离信息。在一次探测中,激光雷达会发送大量的激光束,每个激光束被称为一束激光。

  当一束激光照射到环境中的物体时,会产生一个回波激光,激光雷达可以通过接收回波激

  光来计算出物体到激光雷达的距离。激光雷达在扫描过程中会不断旋转,每次旋转时会发

  送多束激光,并接收对应的回波激光。通过对每次扫描的数据进行处理,可以得到一个二维

  点云数据(如点激光雷达输出的)或三维点云数据(如线激光雷达输出的),即大量的点云数

  据构成了一个二维空间或三维空间中的点云图。每个点云数据都表示一个扫描点,包含了

  距离下所表现的激光能量不同,导致激光雷达在测试不同材质时,会有不同程度的测距偏

  差。比如远处激光能量较小,对于低反材质(如黑色靶材)由于回光能量低,导致无法有效识

  别物体;而近处激光能量大,对于高反材质(如晶格)会出现Pileup现象。其中Pileup现象是

  指在某些测量设备中,当两个或多个事件(例如光子或粒子)几乎同时到达探测器时,由于

  探测器的响应时间有限,探测器无法区分这些事件,从而导致它们的信号混合在一起,难以

  准确记录事件的能量和时间信息。因此,不同材质的目标影响激光雷达的测距精度。另外,

  对于近距离的黑色靶材,因为标定点处于斜面而发生大量漫反射,从而造成点云精度偏差,

  因此,在本申请实施例中,提供了一种调整激光雷达测距精度的方法和装置,主要

  是在使用激光雷达测距时,根据激光雷达与目标物体的距离远近来调整激光能量大小,具

  体是根据距离自适应的调节激光功率、进/出光量,从而改善点云质量,提高激光雷达测距

  在一个实施例中,如图3所示,提出了一种调整激光雷达测距精度的方法,该方法

  可依赖于计算机程序实现,可运行于基于冯诺依曼体系的基于激光雷达的信号处理装置

  上。该计算机程序可集成于应用中,也可以作为独立的工具类应用运行。调整激光雷达测距

  束反射回来的信号,来计算出物体到激光雷达的距离。这些距离信息通常会以点云的形式

  存储,即将每个激光束反射回来的距离信息视为一个点云中的一个点,并将这些点的坐标

  和其他属性信息(例如反射率、法向量等)存储下来。因此,获取激光雷达测距时对应的点云

  距离,实际上就是获取每个激光束反射回来的距离信息,并将这些距离信息转换成点云中

  每个点的坐标。具体来说,可以通过以下步骤来实现:获取激光雷达反射回来的激光束数

  据,激光束数据包括激光束的反射距离、反射角度和反射强度等信息;根据反射距离和反射

  角度,计算出每个激光束反射点的三维坐标,并将该三维坐标对应的坐标信息存储为点云

  中的一个点;将反射强度信息与点的坐标一起存储在点云中,以便于后续的分析和处理。

  射面的性质、噪声等,并且点云数据的处理和分析也需要考虑多种因素,例如点云配准、滤

  波、分割和特征提取等。因此,在下述步骤中,通过调整激光功率、激光雷达接收端进光量以

  及激光雷达接收的激光束的能量来提高激光雷达测距和点云处理的精度和可靠性。

  S102、根据所述点云距离确定目标参数,所述目标参数用于调整所述激光雷达的

  测距精度,所述目标参数包括激光功率、激光雷达接收端进光量以及激光雷达接收的激光

  其中,点云距离指的是指激光雷达测量得到的物体表面到激光雷达的距离。其中,

  根据所述点云距离确定目标参数,即根据所述点云距离确定激光功率、激光雷达接收端进

  其中,根据所述点云距离确定激光功率,即是通过点云距离来调整激光功率,从而

  可以知道的,激光雷达的工作距离、测量精度和噪声是影响点云距离的重要因素。

  激光雷达的工作距离是指激光雷达可以测量的最大距离,超出这个距离后激光雷达的测量

  精度和可靠性会下降,因此,工作距离越远,点云距离的测量范围就越广,但同时也会影响

  点云距离的测量精度。激光雷达的测量精度是指测量结果与真实值之间的误差大小,它受

  到多种因素的影响,例如激光雷达的分辨率、灵敏度、光学系统和环境噪声等,测量精度越

  高,点云距离的误差就越小,反之亦然。激光雷达的噪声通常包括背景噪声、系统噪声和随

  机噪声等,会对点云距离的测量精度和稳定性产生影响,噪声越小,点云距离的测量精度和

  围,超出这个范围激光雷达的测量精度和可靠性会受到影响,因此,可以根据激光雷达的工

  作距离来调整激光功率,以保证在最大测距范围内能够获得足够的信号强度和测量精度。

  又比如,根据测量精度调整激光功率:激光雷达的测量精度通常受到环境噪声和光学系统

  等因素的影响,如果环境噪声较大或光学系统存在缺陷,可以适当增加激光功率,以增加信

  号强度,提高测量精度和可靠性。又比如,根据信噪比调整激光功率:信噪比是指信号与噪

  声之比,是衡量信号质量的一个重要指标,如果信噪比较低,说明噪声较大或信号强度较

  可以知道的,激光雷达的接收器灵敏度、接收器口径、环境光照等因素会影响激光

  雷达接收端的进光量。接收器灵敏度是指接收器能够接收到的最小光信号强度,接收器灵

  敏度越高,激光雷达接收端的进光量就越低,因为接收器可以接收到较弱的光信号,反之,

  如果接收器灵敏度较低,需要增加进光量以保证信号强度。接收器口径是指接收器接收激

  光束的直径大小,口径越大,接收器接收的光信号量就越大,因此可以减少进光量,以获得

  相同的信号强度;反之,如果口径较小,需要增加进光量以保证信号强度。环境光照是指激

  光雷达所处环境中的光照强度和光谱分布等因素,环境光照较强时,会对接收器的灵敏度

  产生干扰,导致信号强度降低,为了保证信号强度,需要增加进光量;反之,如果环境光照较

  弱,可以适当降低进光量以避免对接收器产生损伤。因此,可以通过以下方法来调整激光雷

  接收到的最小光信号强度,如果点云距离较远,信号强度较弱,可以适当增加进光量,以提

  高信号强度,保证接收器能够正常接收到信号。又比如,根据接收器口径调整进光量:激光

  雷达接收器的口径是指接收器接收光束的直径大小,如果激光雷达的工作距离较远,需要

  增加进光量以保证信号强度,可以考虑增加接收器的口径,以提高接收器的接收效率。又比

  如,根据环境光照调整进光量:激光雷达的测量精度和可靠性可能会受到环境光照的影响,

  如果环境光照较强,会对接收器的灵敏度产生干扰,导致信号强度降低,此时可以适当增加

  来调整激光雷达接收的激光束的能量,从而调整激光雷达的测距精度。具体地,可以通过以

  下方法来调整激光雷达接收的激光束的能量,一种是,根据点云距离调整激光束的功率:激

  光束的功率直接影响到激光雷达接收到的信号强度,如果点云距离较远,信号强度较弱,可

  以适当增加激光束的功率,以提高信号强度,保证接收器能够正常接收到信号;反之,如果

  点云距离较近,可以适当减小激光束的功率,以避免接收器受到过高的信号强度。另一种

  是,根据点云距离调整激光束的脉冲宽度:激光脉冲的宽度也会影响到激光雷达接收到的

  信号强度,如果点云距离较远,可以适当增加激光脉冲的宽度,以提高信号强度;反之,如果

  点云距离较近,可以适当减小激光脉冲的宽度,以避免接收器受到过强的信号强度。需要说


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