一种激光雷达标靶检测方法、装置、车辆、存储介质与流程

1.本发明涉及激光雷达技术领域，特别是涉及一种激光雷达标靶检测方法和一种激光雷达标靶检测装置，车辆以及存储介质。


背景技术：

2.激光雷达是以发射激光束来探测目标位置的雷达系统，其功能包含搜索和发现目标；测量其距离、速度、角位置等运动参数；测量目标反射率、散射截面和形状等特征参数。由于激光雷达具有三维建模功能，能够检测周围360
°
所有物体，且不受白天和黑夜的光照条件限制，激光雷达开始规模化的应用于自动驾驶上。安装激光雷达的车辆在生产线下线时需要完成出厂标定，标定的过程需要通过标靶的位置检测来确定激光雷达的位置，但是现有技术中，对于标靶的检测，是通过在标靶平面上不同区域涂抹不同反射强度的涂料，通过在不同区域的反射点对应的中心位置确定标靶中心位置，而反射点在标靶的垂直方向上是处于不同平面的，这种检测方式在一定的误差，从而导致标定结果存在偏差。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种激光雷达标靶检测方法、相应的一种激光雷达标靶检测装置、车辆和存储介质。
4.为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种激光雷达标靶检测方法，包括：
5.在激光雷达标定时，获取所述激光雷达在标靶上的原始点云；
6.提取原始点云在所述标靶上的高反点；
7.通过所述高反点拟合标靶基准平面；
8.按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；其中，所述原光线传播方向为所述原始点云对应的光线传播方向；
9.通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置。
10.可选地，所述获取所述激光雷达在标靶上的原始点云的步骤包括：
11.获取预设时间内所述激光雷达在所述标靶上的光照点；
12.对所述光照点进行时间积分，得到原始点云。
13.可选地，所述提取原始点云在所述标靶上的高反点的步骤包括：
14.根据所述标靶对应的反射率过滤所述原始点云，生成高反点；
15.提取所述高反点。
16.可选地，所述标靶上设置有多个第一标靶区域，所述通过所述高反点拟合标靶基准平面的步骤包括：
17.聚类提取所述高反点，生成不同第一标靶区域的高反点；
18.体素化过滤每个第一标靶区域的高反点，生成标靶区域投影平面；
19.根据所述标靶区域投影平面拟合标靶基准平面。
20.可选地，所述根据所述标靶区域基准平面拟合标靶基准平面的步骤包括：
21.计算所述标靶区域投影平面对应的中心平面；
22.以所述中心平面拟合所述标靶基准平面。
23.可选地，所述标靶基准平面设置有第二标靶区域，所述通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置的步骤包括：
24.体素化过滤所述重投影点云，在所述标靶基准平面生成均匀点云；
25.剔除超出所述第二标靶区域的均匀点云，得到所述第二标靶区域内的均匀点云；
26.根据所述第二标靶区域内的均匀点云对应的位置确定标靶位置。
27.可选地，所述根据所述第二标靶区域内的均匀点云对应的位置确定标靶位置的步骤包括：
28.计算所述第二标靶区域内的均匀点云的中心坐标；
29.确定所述中心坐标对应的位置作为标靶位置。
30.本发明实施例还公开了一种激光雷达标靶检测装置，包括：
31.获取模块，用于在激光雷达标定时，获取所述激光雷达在标靶上的原始点云；
32.提取模块，用于提取原始点云在所述标靶上的高反点；
33.拟合模块，用于通过所述高反点拟合标靶基准平面；
34.重投影模块，用于按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；其中，所述原光线传播方向为所述原始点云对应的光线传播方向；
35.检测模块，用于通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置。
36.本发明实施例还公开了一种车辆，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的激光雷达标靶检测方法的步骤。
37.本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的激光雷达标靶检测方法的步骤。
38.本发明实施例包括以下优点：
39.本发明实施例通过在激光雷达标定时，获取所述激光雷达在标靶上的原始点云；提取原始点云在所述标靶上的高反点；通过所述高反点拟合标靶基准平面；根据原始点云重新拟合一个标靶平面减少投影面厚度方向的误差，然后再按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；沿光线传播方向重投影减少原始点云在重投影面上的位置误差，根据重投影后的点云计算出精确地的标靶位置；减少标靶位置的检测误差，从而减少激光雷达在标定时的误差。
附图说明
40.图1是本发明的一种激光雷达标靶检测方法实施例的步骤流程图；
41.图2是本发明的另一种激光雷达标靶检测方法实施例的步骤流程图；
42.图3是本发明的一种激光雷达标靶检测装置实施例的结构框图。
具体实施方式
43.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
44.在激光雷达的标定过程中，通过激光雷达扫描标靶，检测出标靶的中心位置，在根据检测的标靶中心的位置与实际标靶中心的位置之间进行对比，确定激光雷达的偏差，从而对激光雷达进行标定。可见，如果对标靶的中心位置检测存在较大的误差，后续对激光雷达标定的步骤就存在有固定有误差，导致激光雷达的标定存在误差。因此，对标靶的中心位置的检测是保证激光雷达标定准确的基础。
45.参照图1，示出了本发明的一种激光雷达标靶检测方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
46.步骤101，在激光雷达标定时，获取所述激光雷达在标靶上的原始点云；
47.在激光雷达进行标定的过程中，每当激光雷达扫描到标靶上时，激光雷达发出的激光落在标靶上产生的光点的集合即为点云。因此，对标靶的中心进行检测时，获取激光雷达在标靶上的原始点云。
48.步骤102，提取原始点云在所述标靶上的高反点；
49.在获得标靶上的原始点云后，并非所有的原始点云都在标靶的表面上的，需要将标靶上的点云提取出来。而标靶的表面上会填涂上一些高反射率的涂料，如采用象牙黑、水晶白颜色中的至少一种的涂料进行涂覆。因此，根据反射率从原始点云中提取在射在标靶上的高反点。其中，高反点就是激光雷达射在标靶的表面上的光点。
50.步骤103，通过所述高反点拟合标靶基准平面；
51.根据射在标靶上的高反点拟合出标靶上的标靶基准平面，可以减少因为投射的深度问题导致误差。
52.步骤104，按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；其中，所述原光线传播方向为所述原始点云对应的光线传播方向；
53.在确定出一个标靶基准平面后，由于非全部的点云都是在这个标靶基准平面上，因此需要将点云重投影都所述标靶基准平面上。按照原始点云的原光线传播方向将所述原始点云重投影到所述标靶基准平面上，生成重投影点云。需要说明的是，重投影点云为所述原始点云重投影在标靶基准平面上的点云，所述原光线传播方向为所述原始点云对应的光线传播方向。
54.步骤105，通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置。
55.根据所述重投影点云在标靶基准平面上对应的位置，确定出标靶位置，以完成对标靶的位置检测。
56.本发明实施例通过在激光雷达标定时，获取所述激光雷达在标靶上的原始点云；提取原始点云在所述标靶上的高反点；通过所述高反点拟合标靶基准平面；根据原始点云重新拟合一个标靶平面减少投影面厚度方向的误差，然后再按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；沿光线传播方向重投影减少原始点云在重投影面上的位置误差，根据重投影后的点云计算出精确地的标靶位置；减少标靶位置的检测误差，从而减少激光雷达在标定时的误差。
57.参照图2，示出了本发明的另一种激光雷达标靶检测方法实施例的步骤流程图，具
体可以包括如下步骤：
58.步骤201，获取预设时间内所述激光雷达在所述标靶上的光照点；
59.需要说明的是，本发明实施例的激光雷达可以是固态激光雷达，完全没有移动部件的激光雷达，甚至是非完全旋转的激光雷达都可以认为是固态激光雷达。固态激光雷达主要是依靠光波的反射或接收来探测目标的特性，在激光雷达的焦平面上排列着感光元件阵列，从无限远处发射的红外线经过光学系统成像在系统焦平面的这些感光元件上，然后通过接收光信号转换为电信号。
60.激光雷达单帧扫描在标靶上的光照点比较稀疏，因此，可以预设时间段内的所述激光雷达在所述标靶上的光照点；以使获取的光照点足够多。其中，预设时间可以是一分钟，当然，本领域技术人员也可以根据实际需要设置不同的时间，本发明实施例对此不作限定。
61.步骤202，对所述光照点进行时间积分，得到原始点云；
62.将获得的光照点进行时间上的积分，将光照点转成同一组点云数据，以获得原始点云。
63.步骤203，根据所述标靶对应的反射率过滤所述原始点云，生成高反点；
64.由于标靶上涂覆着高反射率材料，可以根据反射率对不在标靶上检测区域上的原始点云进行过滤。因此，可以预先根据标靶确定标靶对应的反射率；根据所述反射率过滤原始点云，过滤之后的原始点云即为高反点。
65.步骤204，提取所述高反点；
66.将所述高反点进行提取，以进行后续的检测过程。
67.步骤205，通过所述高反点拟合标靶基准平面；
68.通过所述高反点拟合出一个标靶基准平面，以获取标靶所在的平面。
69.在本发明的一优选实施例中，所述标靶上设置有多个第一标靶区域，所述通过所述高反点拟合标靶基准平面的步骤包括：
70.子步骤s2051，聚类提取所述高反点，生成不同第一标靶区域的高反点；
71.在一个标靶上存在多个标靶区域，这些标靶区域即为第一标靶区域；对于第一标靶区域的数量，本领域技术人员可以根据需求进行设置，本发明实施例对此不作具体限定。通过聚类的方式对所述高反点进行提取，将所述高反点按照其所属第一标靶区域进行区分，生成不同第一标靶区域的高反点。
72.子步骤s2052，体素化过滤每个第一标靶区域的高反点，生成标靶区域投影平面；
73.体素化(voxelization)是将物体的几何形式表示转换成最接近该物体的体素表示形式，产生体数据集。由于第一标靶区域的高反点可能存在点云重叠，导致第一标靶区域内的高反点并不均匀，可能部分区域的点云比较密集、而另一部分区域的高反点又比较稀疏；因此，可以通过体素化算法进行体素化栅格过滤。通过体素化过滤每个第一标靶区域的高反点，使得第一标靶区域的高反点在同一平面上均匀分布，体素化后第一标靶区域的高反点均匀分布的平面即为标靶区域投影平面。
74.子步骤s2053，根据所述标靶区域投影平面拟合标靶基准平面。
75.由于每一个第一标靶区域对应的标靶区域投影平面都不尽相同，都不能直接作为标靶基准平面，因此根据每一个第一标靶区域对应的标靶区域投影平面拟合出标靶基准平
面。
76.在本发明的一优选实施例中，所述根据所述标靶区域基准平面拟合标靶基准平面的步骤包括：
77.子步骤s20531，计算所述标靶区域投影平面对应的中心平面；
78.计算出所有第一标靶区域对应的标靶区域投影平面的中心平面。
79.子步骤s20532，以所述中心平面拟合所述标靶基准平面。
80.将所述中心平面作为标靶基准平面，以进行后续的检测。
81.步骤206，按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；其中，所述原光线传播方向为所述原始点云对应的光线传播方向；
82.按照原光线传播方向将所述原始点云重投影到标靶基准平面上，生成重投影点云。
83.步骤207，通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置；
84.在本发明的一优选实施例中，所述标靶基准平面设置有第二标靶区域，所述通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置的步骤包括：
85.子步骤s2061，体素化过滤所述重投影点云，在所述标靶基准平面生成均匀点云；
86.由于进行重投影是原始点云，因此重投影后的重投影点云在标靶平面也也会存在分布不均匀的问题，因此，对重投影点云进行一次体素化过滤，在所述标靶基准平面生成均匀点云。
87.子步骤s2062，剔除超出所述第二标靶区域的均匀点云，得到所述第二标靶区域内的均匀点云；
88.需要说明的是，第二标靶区域是重投影基准平面上的标靶区域。
89.生成均匀点云后，有部分点云并不是在第二标靶区域，这些点云为随机噪声，因此剔除超出所述第二标靶区域的均匀点云，得到所述第二标靶区域内的均匀点云；以消除随机噪声。
90.子步骤s2063，根据所述第二标靶区域内的均匀点云对应的位置确定标靶位置。
91.根据第二标靶区域内的均匀点云中的位置确定标靶中心的位置作为标靶位置。
92.在本发明的一优选实施例中，所述根据所述第二标靶区域内的均匀点云对应的位置确定标靶位置的步骤包括：
93.子步骤s20631，计算所述第二标靶区域内的均匀点云的中心坐标；
94.在实际应用中，确定第二标靶区域内的均匀点云的中心坐标方式有三种：分别为通过拟合出第二标靶区域内的均匀点云对应的质心的坐标、拟合出均匀点云对应的圆，以圆心为中心坐标、以及拟合出均匀点云对应的椭圆，以椭圆中心为中心坐标，基于精度而言，椭圆拟合精度≥质心拟合精度＞圆心拟合精度。因此，本领域技术人员可以根据实际需求选择不同的拟合方式计算出中心坐标。下面对这三种方法进行说明：
95.对于质心坐标计算，建立一个坐标系，计算第二标靶区域内的均匀点云的对应坐标点，计算这些坐标点对应的质心坐标点，以质心坐标点作为中心坐标。
96.对于圆心拟合计算中心坐标，根据所述第二标靶区域内的均匀点云拟合出一个圆形区域，以该圆形区域的圆心坐标作为中心坐标。
97.对于椭圆中心拟合计算中心坐标，与圆心拟合计算中心坐标类似，根据所述第二
标靶区域内的均匀点云拟合出一个椭圆形区域，以该椭圆形区域的对应的椭圆中心坐标作为中心坐标。
98.子步骤s20632，确定所述中心坐标对应的位置作为标靶位置。
99.可以确定第二标靶区域内的均匀点云拟合后的中心坐标对应位置为标靶中心位置，以标靶中心位置代表标靶位置。
100.在本发明实施例中，将预设时间内的激光雷达的光照点在时间上积分，生成原始点云，以减少数据的随机误差；然后将原始点云复制成两份，一份用于生成一个重投影平面，另一份用在重投影平面按照光线的传播方向进行重投影，获得重投影点云；再对重投影点云进行体素化处理和随机误差的剔除后，确定标靶位置。获得一个高精度标靶位置，提高激光雷达的标定精度。
101.为了使本领域技术人员能够更好地理解本技术实施例，下面通过一个例子对本技术实施例加以说明：
102.在本发明实施例中，激光雷达采用的是固态激光雷达。
103.获取一分钟内，激光雷达对标靶进行扫描的光照点；
104.对所述光照点进行时间上的积分，生成原始点云；
105.对所述原始点云进行反射率过滤，提取标靶上的高反点；
106.根据标靶上的标靶区域，对所述高反点进行聚类提取，区分不同标靶区域的高反点；
107.对聚类提取后的高反点进行体素化栅格过滤，过滤标靶上的每一个标靶区域大量集中的高反点；
108.将过滤后的高反点进行标靶基准平面拟合，获取标靶所在的平面；
109.将原始点云按照原光线传播的方向线路进行重投影，投影到所述标靶基准平面生成重投影点云；
110.体素化所述重投影点云，均匀标靶基准平面上标靶区域内点分布；
111.对超出标靶区域的噪声点进行剔除，以减少随机噪声，使得检测更加准确。
112.在体素化所述重投影点云并剔除噪声点云实现平均均匀点后，计算平均均匀点后的重投影点云的质心坐标作为标靶中心坐标，以标靶中心坐标对应的位置作为标靶位置。
113.本发明实施例通过对采集的点云重新拟合一个标靶基准平面，以及在重投影时是沿着原光线传播的方向进行。通过沿着光线传播的方向重投影的点云进行标靶位置计算。重新拟合标靶基准平面减少投影面厚度方向(垂直于标靶基准平方向)的误差；沿光线传播方向重投影减少点云在重投影面上的位置误差，从而减少整体误差；可以准确对标靶位置进行检测。
114.需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
115.参照图3，示出了本发明的一种激光雷达标靶检测装置实施例的结构框图，具体可以包括如下模块：
116.获取模块301，用于在激光雷达标定时，获取所述激光雷达在标靶上的原始点云；
117.提取模块302，用于提取原始点云在所述标靶上的高反点；
118.拟合模块303，用于通过所述高反点拟合标靶基准平面；
119.重投影模块304，用于按照原光线传播方向在所述标靶基准平面上，重投影所述原始点云生成重投影点云；其中，所述原光线传播方向为所述原始点云对应的光线传播方向；
120.检测模块305，用于通过所述重投影点云在所述标靶基准平面上对应的位置确定标靶位置。
121.在本发明的一优选实施例中，所述获取模块301包括：
122.获取子模块，用于获取预设时间内所述激光雷达在所述标靶上的光照点；
123.积分子模块，用于对所述光照点进行时间积分，得到原始点云。
124.在本发明的一优选实施例中，所述提取模块302包括：
125.过滤子模块，用于根据所述标靶对应的反射率过滤所述原始点，生成高反点；
126.提起子模块，用于提取所述高反点。
127.在本发明的一优选实施例中，所述标靶上设置有多个第一标靶区域，所述拟合模块303包括：
128.聚类提起子模块，用于聚类提取所述高反点，生成不同第一标靶区域的高反点；
129.体素化栅格过滤子模块，用于体素化过滤每个第一标靶区域的高反点，生成标靶区域投影平面；
130.拟合子模块，用于根据所述标靶区域投影平面拟合标靶基准平面。
131.在本发明的一优选实施例中，所述拟合子模块包括：
132.中心平面确定单元，用于计算所述标靶区域投影平面对应的中心平面；
133.拟合单元，用于以所述中心平面拟合所述标靶基准平面。
134.在本发明的一优选实施例中，所述标靶基准平面设置有第二标靶区域，所述检测装置305包括：
135.体素化平面栅格子模块，用于体素化过滤所述重投影点云，在所述标靶基准平面生成均匀点云；
136.剔除子模块，用于剔除超出所述第二标靶区域的均匀点云，得到所述第二标靶区域内的均匀点云；
137.检测子模块，用于根据所述第二标靶区域内的均匀点云对应的位置确定标靶位置。
138.在本发明的一优选实施例中，所述检测子模块包括：
139.中心计算单元，用于计算所述第二标靶区域内的均匀点云的中心坐标；
140.检测单元，用于确定所述中心坐标对应的位置作为标靶位置。
141.对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
142.本发明实施例还公开了一种车辆，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述激光雷达标靶检测方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
143.本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述激光雷达标靶检测方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
144.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
145.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
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rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
146.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
147.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
148.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
149.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
150.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者终端设备不仅包括那些要素，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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
151.以上对本发明所提供的一种激光雷达标靶检测方法、装置、车辆和存储介质，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内
容不应理解为对本发明的限制。