激光雷达自动测试方法及装置、系统与流程

1.本技术实施例涉及激光雷达测试技术，尤其涉及一种激光雷达自动测试方法及装置、激光雷达自动测试系统。


背景技术：

2.随着工业智能化的发展，自动驾驶、机器人避障、智慧城市的车路协同以及测绘领域等，对3d感知技术尤其是激光雷达技术的需求日益增加。随之而来的是，激光雷达技术不断迭代更新，成本逐渐降低，生产效率逐步提高，逐渐走向量产。
3.在激光雷达量产的道路上，出厂性能测试如测距精度、测距重复性、点云质量等，往往依赖人工推动测试板，并基于过往经验进行测试和判断，导致测试效率非常低下，成为激光雷达量产的一大短板，因此，亟需测试效率较高的技术，以实现对量产激光雷达进行出厂测试。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术实施例提供一种激光雷达自动测试方法及装置、系统。
5.根据本技术实施例的第一方面，提供一种激光雷达自动测试方法，包括：
6.响应于针对控制平台的位姿调整指令，调整控制平台的位姿，使位于所述控制平台上的激光雷达的待测视场与测试板之间保持测试角度；
7.采集所述测试板的点云数据，基于所述点云数据确定所述测试板中心点；
8.基于所述中心点的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的测量距离，并根据所述测量距离与预先标定的距离，确定激光雷达的待测视场的测距性能。
9.在一个实施例中，所述基于所述中心点的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的测量距离，包括：
10.采集所述测试板中心点设定时长的点云数据，并基于每次采集的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的距离。
11.在一个实施例中，根据所述测量距离与预先标定的距离，确定激光雷达的待测视场的测距性能，包括：
12.基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的平均值，以所述多个距离的平均值与预先标定的距离作差，作为所述激光雷达的待测视场的测距精度；和/或
13.基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的标准差，将所述标准差作为所述激光雷达的待测视场的测距的重复性结果。
14.在一个实施例中，所述控制平台的位姿包括通过下参数中的至少之一表征：翻滚角、俯仰角、偏航角、x轴位移、y轴位移和z轴位移。
15.在一个实施例中，所述方法还包括：
16.设置所述控制平台的位姿，使所述激光雷达的测距原点位于所述控制平台的支持
的旋转轴上。
17.根据本技术实施例的第二方面，提供一种激光雷达自动测试装置，包括：
18.调整单元，用于响应于针对控制平台的位姿调整指令，调整控制平台的位姿，使位于所述控制平台上的激光雷达的待测视场与测试板之间保持测试角度；
19.采集单元，用于采集所述测试板的点云数据；
20.第一确定单元，用于基于所述点云数据确定所述测试板中心点；
21.第二确定单元，用于基于所述中心点的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的测量距离，并根据所述测量距离与预先标定的距离，确定激光雷达的待测视场的测距性能。
22.在一个实施例中，所述第一确定单元，还用于：
23.采集所述测试板中心点设定时长的点云数据，并基于每次采集的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的距离。
24.在一个实施例中，所述第二确定单元，还用于：
25.基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的平均值，以所述多个距离的平均值与预先标定的距离作差，作为所述激光雷达的待测视场的测距精度；和/或
26.基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的标准差，将所述标准差作为所述激光雷达的待测视场的测距的重复性结果。
27.在一个实施例中，所述控制平台的位姿包括通过下参数中的至少之一表征：翻滚角、俯仰角、偏航角、x轴位移、y轴位移和z轴位移。
28.在一个实施例中，所述装置还包括：
29.设置单元，用于设置所述控制平台的位姿，使所述激光雷达的测距原点位于所述控制平台的支持的旋转轴上。
30.根据本技术实施例的第三方面，提供一种激光雷达自动测试系统，包括：
31.所述的激光雷达自动测试装置、控制平台、激光雷达、至少一个测试板；所述激光雷达自动测试装置与所述激光雷达、所述控制平台分别电连接，所述激光雷达以设定位姿设置于所述控制平台上，使所述激光雷达的测距原点的空间位置保持恒定；所述至少一个测试板以环形放射状设置于所述激光雷达四周。
32.在一个实施例中，所述测试板包括位于测试架上的至少两个子测试板，所述至少两个子测试板在所述测试架上的设置位置不同，且所述至少两个子测试板的子测试板反射率不同。
33.根据本技术实施例的第四方面，提供一种非临时性电子设备可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行所述的激光雷达自动测试方法的步骤。
34.本技术实施例中，通过对控制平台的自动位姿调整，使激光雷达的待测视场与测试板之间保持在设定测试角度如垂直等，从而实现对激光雷达的待测视场的全自动测试，避免了人工操作时带来的不确定性的测试误差，并大幅提升了测试效率。另外，本技术实施例尤其适用于多视场拼接的激光雷达视场测试，便于对每个视场的单独测试。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术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一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
36.图1为本技术实施例的激光雷达自动测试方法的流程示意图；
37.图2为本技术实施例的激光雷达自动测试系统的组成结构示意图；
38.图3为本技术实施例的测试板的组成结构示意图；
39.图4为本技术实施例的激光雷达自动测试装置的组成结构示意图。
具体实施方式
40.以下结合附图，详细阐明本技术实施例技术方案的实质。
41.图1为本技术实施例的激光雷达自动测试方法的流程示意图，如图1所示，本技术实施例的激光雷达自动测试方法包括以下步骤：
42.步骤101，响应于针对控制平台的位姿调整指令，调整控制平台的位姿，使位于所述控制平台上的激光雷达的待测视场与测试板之间保持测试角度。
43.本技术实施例中，当需要对激光雷达的测试场进行相关测试时，首先将激光雷达置放于控制平台上。对激光雷达的测距原点与各测试板之间的距离进行标定，如通过激光测距仪或其他测距精度更高的测试仪器对激光雷达的测距中心与各测试板之间的距离进行标定，并定期进行校准，以确保各测试板与激光雷达的测距中心的距离的精度，从而确定基于点云的距离测量的精度进行相关评估。
44.本技术实施例中，所述控制平台的位姿包括通过下参数中的至少之一表征：翻滚角、俯仰角、偏航角、x轴位移、y轴位移和z轴位移；作为一种示例，如所述控制平台至少支持水平角度正负180度的调整，以及俯仰角度负45度至90度的调整，以保证激光雷达的视场能够涵盖到整个测试场景，实现对各个测试板的测试。
45.本技术实施例中，为了简化计算量，使激光雷达的测距原点与测试板中心之间保持的测试角度为90度，即激光雷达的测距原点与测试板中心的连线垂直于测试板平面。当然，测试角度也可以是其他角度，一样能够实现对激光雷达的待测视场的测试，只是计算量会稍微大一些。
46.步骤102，采集所述测试板的点云数据，基于所述点云数据确定所述测试板中心点。
47.本技术实施例中，激光雷达向测试板发射激光信号，采集测试板的激光信号所形成的点云数据，并基于点云数据进行测量等测试工作。本技术实施例中，在待测测试板中心设置相应的标识信息，以便标识该测试板，从而确定出测试板中心点与激光雷达的测距中心的标定距离，以与基于点云测试的距离进行比较，确定测试精度。
48.基于所述中心点的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的测量距离，具体包括：
49.采集所述测试板中心点设定时长的点云数据，并基于每次采集的点云数据确定所述激光雷达的测距中心与所述测试板中心点之间的距离。
50.本技术实施例中，设置所述控制平台的位姿，使所述激光雷达的测距原点位于所述控制平台的支持的旋转轴上。具体地，如果控制平台支持两个方向的转动，则测距原点为位于该两个方向旋转轴的中心；如果是支持三个方向的转动，则位于三个方向旋转轴的中心。这样，可以保证激光雷达随控制平台的姿态变化过程中，激光雷达的测距原点在空间中位置不会发生变化，这对测距精度测试中的真实距离标定非常重要。
51.步骤103，基于所述中心点的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的测量距离，并根据所述测量距离与预先标定的距离，确定激光雷达的待测视场的测距性能。
52.本技术实施例中，通过点云完成激光雷达的测距原点与测试板中心点之间的距离测量后，与相应的标定距离进行比较，即可确定出测试距离的精度。
53.具体地，根据所述测量距离与预先标定的距离，确定激光雷达的待测视场的测距性能，包括：基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的平均值，以所述多个距离的平均值与预先标定的距离作差，作为所述激光雷达的待测视场的测距精度；和/或，基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的标准差，将所述标准差作为所述激光雷达的待测视场的测距的重复性结果。
54.本技术实施例中，测试板包括位于测试架上的至少两个子测试板，所述至少两个子测试板在所述测试架上的设置位置不同，且所述至少两个子测试板中各的子测试板反射率不同。本技术实施例中，子测试板以上下方式设置于测试架上，或以左右并排方式设置于测试架上，主要以测试需求来设置测试板的具体位置。
55.图2为本技术实施例的激光雷达自动测试系统的组成结构示意图，如图2所示，本技术实施例的激光雷达自动测试系统包括电子设备1、控制平台3、程控稳压直流电源4、激光雷达2以及多套测试板(图2中的标号5至9)，电子设备1作为系统的中控单元，与激光雷达2、控制平台3、程控稳压直流电源4分别电连接，电子设备1控制控制平台3运动而实现位姿调整，控制稳压直流电源对激光雷达2进行供电，对激光雷达2的待测试场进行点云数据采集、进行点云算法处理而进行距离计算等。
56.激光雷达2固定安装在控制平台3上，控制平台3至少能够提供水平和俯仰两个方向的旋转自由度，水平角度范围
‑
180
°
～180
°
，俯仰角度范围
‑
45
°
～90
°
，保证激光雷达2的视场能够涵盖到整个测试场景中的所有测试板；除此之外，激光雷达2的测距原点位于控制平台3的提供水平和俯仰旋转的两个旋转轴上，这样可以保证激光雷达2在姿态变化过程中，激光雷达2的测距原点在空间中位置不会发生变化，这对测距精度测试中的真实距离标定非常重要。程控稳压直流电源4负责为激光雷达2供电。测试板5～9以环形放射状方式分布在激光雷达2四周，测试板与激光雷达2的测距原点的距离可根据测试需要来确定。为了减少占地面积，可以在控制平台3处于零位时，激光雷达2正前方摆放最远距离的测试板9，其余测试板分布在两侧。进一步地，分布在两侧的测试板，从正前方到边缘距离可以依次递减。
57.图3为本技术实施例的测试板的组成结构示意图，如图3所示，为提高空间利用率，测试板可采用双层结构，测试板包括位于测试架12上的至少两个子测试板11，所述至少两个子测试板11在所述测试架上的设置位置不同，且所述至少两个子测试板中各的子测试板反射率不同。如图3所示，子测试板11为两个，以上下两层的方式分布，且每个子测试板11的
位姿可调，以便使测试板中心与激光雷达2的测距原点的连线与测试板所在平面保持相应的测试角度，如90等。本技术实施例中，子测试板11采用不同反射率，这样，即使不同子测试板11与激光雷达2的测距原点距离相等，也可以实现不同反射率目标的测距性能对比。如附图3所示，可以设置下层子测试板中心高度与激光雷达2的测距原点等高，下层子测试板中心与激光雷达中心连线垂直于子测试板平面，这是为了便于确定测试板在激光雷达坐标系中的位置，利于后续测试数据点云处理算法的简单化。本技术实施例中，上层子测试板11可以设置有倾角可调的调整结构，通过上层子测试板11的位姿调整，使得子测试板11中心与激光雷达2的测距原点连线也垂直于相应的子测试板平面。
58.本技术实施例中，激光雷达输出有大量的点云数据，每个点云数据对应的真实距离很难确定。而本技术实施例的测试系统以测试板的中心点为特征点，提前标定中心点的实际距离，在测试场景布置中，每块测试板中心与激光雷达2的测距原点连线都垂直于测试板平面，可开发算法从整帧点云数据中提取出待测测试板点云平面并计算测试板中心点云点号，从而实现测距精度的自动化测试。
59.此外，本技术实施例的每块测试板的尺寸已知，中心距离已知，可推算出在激光雷达坐标系中的理论位置，可据此测试目标点云的角度准确性。
60.本技术实施例的激光雷达自动测试系统，对于多视场拼接型激光雷达可通过控制平台旋转的方式去采集不同视场的数据，而对于非拼接型激光雷达则可免去旋转的过程，采集一次数据即可对不同距离、不同反射率的测试板进行测试，测试效率得到了大幅提高。
61.本技术实施例的激光雷达自动测试系统可以实现自动测试，有效节省了人力成本，满足批量化生产的要求。
62.图4为本技术实施例的激光雷达自动测试装置的组成结构示意图，如图4所示，本技术实施例的激光雷达自动测试装置包括：
63.调整单元40，用于响应于针对控制平台的位姿调整指令，调整控制平台的位姿，使位于所述控制平台上的激光雷达的待测视场与测试板之间保持测试角度；
64.采集单元41，用于采集所述测试板的点云数据；
65.第一确定单元42，用于基于所述点云数据确定所述测试板中心点；
66.第二确定单元43，用于基于所述中心点的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的测量距离，并根据所述测量距离与预先标定的距离，确定激光雷达的待测视场的测距性能。
67.作为一种实现方式，本技术实施例的第一确定单元42，还用于：采集所述测试板中心点设定时长的点云数据，并基于每次采集的点云数据确定所述激光雷达的测距原点与所述测试板中心点之间的距离。
68.作为一种实现方式，本技术实施例的第二确定单元43，还用于：
69.基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的平均值，以所述多个距离的平均值与预先标定的距离作差，作为所述激光雷达的待测视场的测距精度；和/或，基于所确定的多个距离，分别计算所述多个距离的标准差，将所述标准差作为所述激光雷达的待测视场的测距的重复性结果。
70.本技术实施例的控制平台的位姿包括通过下参数中的至少之一表征：翻滚角、俯仰角、偏航角、x轴位移、y轴位移和z轴位移。
71.如，作为一种示例，所述控制平台至少支持水平角度正负180度的调整，以及俯仰角度负45度至90度的调整。
72.在图4所示的激光雷达自动测试装置的基础上，本技术实施例的激光雷达自动测试装置还包括：
73.设置单元(图4中未示出)，用于设置所述控制平台的位姿，使所述激光雷达的测距原点位于所述控制平台的支持的旋转轴上。。具体地，如果控制平台支持两个方向的转动，则测距中为位于该两个方向旋转轴的中心；如果是支持三个方向的转动，则位于三个方向旋转轴的中心。
74.作为一种实现方式，本技术实施例的测试板包括位于测试架上的至少两个子测试板，所述至少两个子测试板在所述测试架上的设置位置不同，且所述至少两个子测试板中各的子测试板反射率不同。
75.在示例性实施例中，调整单元40、采集单元41、第一确定单元42、第二确定单元43及设置单元等，可以被一个或多个中央处理器(cpu，central processing unit)、图形处理器(gpu，graphics processing unit)、应用专用集成电路(asic，application specific integrated circuit)、dsp、可编程逻辑器件(pld，programmable logic device)、复杂可编程逻辑器件(cpld，complex programmable logic device)、现场可编程门阵列(fpga，field
‑
programmable gate array)、通用处理器、控制器、微控制器(mcu，micro controller unit)、微处理器(microprocessor)、或其他电子元件实现。
76.在本技术实施例中，图4示出的激光雷达自动测试装置中各个单元执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
77.本技术实施例还记载了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，所述处理器被配置为在调用存储器中的可执行指令时，能够执行所述实施例的激光雷达自动测试方法的步骤。
78.本技术实施例还记载了一种非临时性电子设备可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行所述实施例的激光雷达自动测试方法的步骤。
79.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，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，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
80.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
81.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其
它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不存在。
82.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
83.以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。