一种数据处理方法和装置与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种数据处理方法和装置。


背景技术：

2.基于激光雷达的位姿估计是移动机器人研究的一个核心问题。激光雷达向固定方向发射激光束，得到对应的激光点数据，多个方向的激光点数据即构成激光雷达数据。利用不断获取的激光雷达数据可以构建环境地图以及定位激光雷达在环境地图的位置。
3.现有技术通常通过估计出的激光雷达在栅格地图中的位姿，以及当前激光点数据所对应激光束的发射角度，来计算栅格地图中该发射角度上一定距离内是否存在障碍物。但是由于激光雷达数据需要不断的获取，如果当前采集激光雷达数据的环境相比构建地图的环境发生了变化(比如人员走动)，会导致一帧激光雷达数据中，部分激光点数据会出现在栅格地图已有的障碍物上，可以辅助定位；另一部分激光点数据会出现在栅格地图之外的障碍物上，并不利于定位。
4.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
5.直接利用激光束扫描得到的激光雷达数据来构建栅格地图和定位，准确性差。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明实施例提供一种数据处理方法和装置，对于激光点数据，先基于位姿参数确定对应激光束的最大照射区域，以及该区域边界线所形成的交点位置，之后计算环境地图中的物体与交点位置的距离，进而根据该距离和确定的阈值范围，判定激光点数据的有效性，补偿了位姿数据的误差，保证有效性判定的准确性，实现了对新获取的激光雷达数据的预处理。
7.为实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种数据处理方法。
8.本发明实施例的一种数据处理方法，包括：根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数以及激光点数据所对应激光束的发射角度，确定所述激光束的最大照射区域，以及所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置；其中，所述位姿参数用于补偿所述位姿数据的误差；沿设定的方向集合中的方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体，计算所述物体到所述交点位置的距离，得到第一距离集合；沿所述方向集合中的方向，计算所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离，得到第二距离集合，根据所述激光点数据中的测量距离、测量精度和所述第二距离集合，确定对应方向上的阈值范围；将所述第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，根据比较结果和设定的判断依据，判定所述激光点数据的有效性。
9.可选地，所述位姿数据包括估计位置和估计角度，所述位姿参数包括位置参数和角度参数；确定所述激光束的最大照射区域，包括：确定所述激光束的发射点位置；其中，所述发射点位置为以所述估计位置为圆心、所述位置参数为半径的圆内，所述位置参数用于补偿所述估计位置的误差；根据所述估计角度和所述发射角度，计算所述激光束在地图坐
标系下的角度，将计算出的角度作为第一角度；根据所述第一角度和所述角度参数，确定所述激光束的发射点角度；其中，所述角度参数用于补偿所述估计角度的误差，所述发射点角度的最小值为所述第一角度与所述角度参数的差值，最大值为所述第一角度与所述角度参数的和值；将所述发射点位置和所述发射点角度进行复合，得到所述激光束的最大照射区域。
10.可选地，将所述发射点位置和所述发射点角度进行复合，得到所述激光束的最大照射区域，包括：根据所述第一角度和所述角度参数确定对应的夹角图形；其中，所述夹角图形的角平分线代表所述激光束；将所述夹角图形在所述圆上移动，在移动过程中找出与所述圆相切的两条切线；其中，移动过程中保持所述激光束的方向为所述发射角度，且所述夹角图形的顶点位于圆上或者圆内；所述两条切线与切线所夹的圆弧所形成的开放区域构成所述激光束的最大照射区域；其中，所述圆弧的圆心角小于180
°
。
11.可选地，确定所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置，包括：根据所述边界线与所述圆的几何关系以及所述位姿参数，计算所述边界线的交点到所述圆心的距离；根据所述第一角度和所述距离，计算所述交点和所述圆心构成的线段在水平方向的第一投影，以及在垂直方向的第二投影；根据所述估计位置、所述第一投影和所述第二投影，计算所述交点在地图坐标系下的位置，得到交点位置；其中，所述交点位置的横坐标为所述估计位置中的横坐标与所述第一投影的差值，纵坐标为所述估计位置中的纵坐标与所述第二投影的差值。
12.可选地，沿所述方向集合中的方向，计算所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离，包括：计算第一线段在所述方向集合的当前方向上的第三投影，以及第二线段在所述当前方向上的第四投影；其中，所述第一线段为所述边界线的交点与所述圆心形成的线段，第二线段为当前向量与所述圆弧的交点与所述圆心形成的线段；所述当前向量以所述交点位置为起点，方向为所述当前方向；将所述第三投影和所述第四投影做差，得到所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离。
13.可选地，所述方法还包括：在所述位姿参数的角度参数所构成的角度范围内选择第二角度，得到角度集合；将第一角度与所述角度集合的第二角度分别求和，相应得到所述方向集合；其中，所述第一角度为所述位姿数据中的估计角度和所述发射角度之和。
14.可选地，沿设定的方向集合中的方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体，包括：以所述交点位置为起点，所述方向集合的元素为方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体。
15.可选地，所述判断依据为：位于所述阈值范围内的距离个数为设定数量；其中，所述设定数量小于等于所述方向集合中的方向数量；根据比较结果和设定的判断依据，判定所述激光点数据的有效性，包括：如果所述比较结果满足所述判断依据，则判定所述激光点数据为有效数据；如果所述比较结果不满足所述判断依据，则判定所述激光点数据为无效数据。
16.为实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了一种数据处理装置。
17.本发明实施例的一种数据处理装置，包括：位置确定模块，用于根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数以及激光点数据所对应激光束的发射角度，
确定所述激光束的最大照射区域，以及所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置；其中，所述位姿参数用于补偿所述位姿数据的误差；检测计算模块，用于沿设定的方向集合中的方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体，计算所述物体到所述交点位置的距离，得到第一距离集合；阈值确定模块，用于沿所述方向集合中的方向，计算所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离，得到第二距离集合，根据所述激光点数据中的测量距离、测量精度和所述第二距离集合，确定对应方向上的阈值范围；比较判断模块，用于将所述第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，根据比较结果和设定的判断依据，判定所述激光点数据的有效性。
18.可选地，所述位姿数据包括估计位置和估计角度，所述位姿参数包括位置参数和角度参数；所述位置确定模块，还用于确定所述激光束的发射点位置；其中，所述发射点位置为以所述估计位置为圆心、所述位置参数为半径的圆内，所述位置参数用于补偿所述估计位置的误差；根据所述估计角度和所述发射角度，计算所述激光束在地图坐标系下的角度，将计算出的角度作为第一角度；根据所述第一角度和所述角度参数，确定所述激光束的发射点角度；其中，所述角度参数用于补偿所述估计角度的误差，所述发射点角度的最小值为所述第一角度与所述角度参数的差值，最大值为所述第一角度与所述角度参数的和值；将所述发射点位置和所述发射点角度进行复合，得到所述激光束的最大照射区域。
19.可选地，所述位置确定模块，还用于根据所述第一角度和所述角度参数确定对应的夹角图形；其中，所述夹角图形的角平分线代表所述激光束；将所述夹角图形在所述圆上移动，在移动过程中找出与所述圆相切的两条切线；其中，移动过程中保持所述激光束的方向为所述发射角度，且所述夹角图形的顶点位于圆上或者圆内；所述两条切线与切线所夹的圆弧所形成的开放区域构成所述激光束的最大照射区域；其中，所述圆弧的圆心角小于180
°
。
20.可选地，所述位置确定模块，还用于根据所述边界线与所述圆的几何关系以及所述位姿参数，计算所述边界线的交点到所述圆心的距离；根据所述第一角度和所述距离，计算所述交点和所述圆心构成的线段在水平方向的第一投影，以及在垂直方向的第二投影；根据所述估计位置、所述第一投影和所述第二投影，计算所述交点在地图坐标系下的位置，得到交点位置；其中，所述交点位置的横坐标为所述估计位置中的横坐标与所述第一投影的差值，纵坐标为所述估计位置中的纵坐标与所述第二投影的差值。
21.可选地，所述阈值确定模块，还用于计算第一线段在所述方向集合的当前方向上的第三投影，以及第二线段在所述当前方向上的第四投影；其中，所述第一线段为所述边界线的交点与所述圆心形成的线段，第二线段为当前向量与所述圆弧的交点与所述圆心形成的线段；所述当前向量以所述交点位置为起点，方向为所述当前方向；将所述第三投影和所述第四投影做差，得到所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离。
22.可选地，所述装置还包括：集合构建模块，用于在所述位姿参数的角度参数所构成的角度范围内选择第二角度，得到角度集合；将第一角度与所述角度集合的第二角度分别求和，相应得到所述方向集合；其中，所述第一角度为所述位姿数据中的估计角度和所述发射角度之和。
23.可选地，所述检测计算模块，还用于以所述交点位置为起点，所述方向集合的元素为方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体。
24.可选地，所述判断依据为：位于所述阈值范围内的距离个数为设定数量；其中，所述设定数量小于等于所述方向集合中的方向数量；所述比较判断模块，还用于如果所述比较结果满足所述判断依据，则判定所述激光点数据为有效数据；如果所述比较结果不满足所述判断依据，则判定所述激光点数据为无效数据。
25.为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种电子设备。
26.本发明实施例的一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例的一种数据处理方法。
27.为实现上述目的，根据本发明实施例的再一方面，提供了一种计算机可读介质。
28.本发明实施例的一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明实施例的一种数据处理方法。
29.上述发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：对于激光点数据，先基于位姿参数确定对应激光束的最大照射区域，以及该区域边界线所形成的交点位置，之后计算环境地图中的物体与交点位置的距离，进而根据该距离和确定的阈值范围，判定激光点数据的有效性，补偿了位姿数据的误差，保证有效性判定的准确性，实现了对新获取的激光雷达数据的预处理。
30.利用位置参数和角度参数补偿位姿数据的误差，进而基于误差补偿结果确定激光束的最大照射区域，进一步保证后续有效性判断的准确性。通过将发射点角度对应的夹角图形，在发射点位置对应的圆上移动，实现了发射点位置和发射点角度的复合，便于确定激光束的最大照射区域。
31.根据位姿数据、环境地图和最大照射区域，计算最大照射区域的边界线交点位置，考虑了所估计的位姿数据的误差，便于筛选出有效的激光点数据。通过计算每个方向上，交点位置到最大照射区域的最短距离，构建第二距离集合，进而确定对应方向的阈值范围，提高后续进行激光点数据的有效性判定的准确率。
32.根据角度参数构建方向集合，使得后续可以沿方向集合中的至少一个方向，检测物体、计算第一距离集合和第二距离集合，提高了激光点数据的有效性判定的准确率，减少误判情况。以交点位置为起点、方向集合的元素为方向进行检测，在保证检测效果的前提下，减少检测次数，降低计算资源的消耗。通过设定判断依据，来判断激光点数据是否有效，使得可以基于不同需求保留有效数据，灵活性高。
33.上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
34.附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
35.图1是根据本发明实施例的数据处理方法的主要步骤的示意图；
36.图2是根据本发明实施例的数据处理方法的主要流程示意图；
37.图3(a)是本发明实施例的激光雷达的位置数据不确定性示意图；
38.图3(b)是本发明实施例的激光雷达的姿态数据不确定性示意图；
39.图4是本发明实施例的激光雷达位姿复合不确定性示意图；
40.图5是本发明实施例的激光点数据所对应激光束的最大照射区域示意图；
41.图6是本发明实施例的一束激光的最大照射区域的确定流程示意图；
42.图7是本发明实施例的最大照射区域的边界线所形成的交点位置的计算示意图；
43.图8是本发明实施例的当前方向上交点位置到最大照射区域的最短距离示意图；
44.图9是本发明实施例的当前方向上最短距离的计算示意图；
45.图10是根据本发明实施例的数据处理装置的主要模块的示意图；
46.图11是本发明实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；
47.图12是适用于来实现本发明实施例的电子设备的计算机装置的结构示意图。
具体实施方式
48.以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
49.下面对实施例涉及的技术术语进行解释。
50.栅格地图：是一种对真实环境进行数字栅格化的产物。它将环境分解成一系列离散的栅格，每个栅格给定一个可能值，表示该栅格被占据的概率。栅格地图通过栅格是否被占据来标识环境中的障碍物。
51.图1是根据本发明实施例的数据处理方法的主要步骤的示意图。如图1所示，本发明实施例的数据处理方法，主要包括如下步骤：
52.步骤s101：根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数以及激光点数据所对应激光束的发射角度，确定所述激光束的最大照射区域，以及所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置。激光雷达向固定方向发射激光束，可以得到对应的激光点数据，多个方向的激光点数据构成激光雷达数据。基于本周期的激光雷达数据、上周期估计的激光雷达位姿数据和里程计等信息，可以估计出本周期的位姿数据。
53.由于估计的位姿数据可能存在误差(即不确定性)，且随着时间延长，误差会累积，故需要利用位姿参数来补偿位姿数据的误差，保证后续有效性判定的准确性。实施例中，位姿数据包括估计位置和估计角度，相应的，位姿参数包括位置参数和角度参数，且分别用于补偿估计位置的误差和估计角度的误差。
54.使用位姿参数补偿后，可得激光雷达位于以估计位置为圆心，位置参数为半径的圆内；激光雷达的方位位于估计角度
±
角度参数范围内。将位置补偿结果和角度补偿结果复合在一起，可知激光雷达的位姿可以出现在图4的任意向量处。
55.基于上述结论，通过在图4的圆上移动向量构成的夹角图形(即图3(b)的图形)，移动过程中需保持激光束的发射角度不变，并在移动过程中找出与圆相切的两条切线。这两条切线与切线所夹的圆弧所形成的开放区域即构成该激光束的最大照射区域。之后根据最大照射区域的边界线与圆的几何关系、位姿数据、位姿参数以及发射角度，即可以计算边界线的交点在地图坐标系下的位置。
56.步骤s102：沿设定的方向集合中的方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体，计算所述物体到所述交点位置的距离，得到第一
距离集合。为了降低检测过程的计算量，可以通过以下方式构建方向集合：在角度参数对应的角度范围内选择至少一个第二角度，将第一角度与第二角度分别求和，得到方向集合。其中，第一角度为估计角度和发射角度之和。
57.构建出方向集合后，可以以交点位置为起点，方向集合的元素为方向，在环境地图中检测位于最大照射区域、且距离交点位置最近的物体。之后根据该激光点数据中包含的测量距离(即激光雷达与当前物体的距离)，计算当前物体在地图坐标系下的位置坐标，进而可以根据两点间的距离公式，计算当前物体与交点位置的距离。
58.步骤s103：沿所述方向集合中的方向，计算所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离，得到第二距离集合，根据所述激光点数据中的测量距离、测量精度和所述第二距离集合，确定对应方向上的阈值范围。
59.根据最大照射区域的边界线与圆的几何关系、位姿数据、位姿参数以及发射角度，可以计算出当前方向上、交点位置到最大照射区域的最短距离。而当前方向上阈值范围的最小值即测量距离 该方向的最短距离-测量精度，最大值即测量距离 该方向的最短距离 测量精度。按照上述方式即可以计算出方向集合中至少一个方向对应的最短距离和阈值范围。
60.步骤s104：将所述第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，根据比较结果和设定的判断依据，判定所述激光点数据的有效性。实施例中，判断依据为：位于阈值范围内的距离个数为设定数量；其中，设定数量需小于等于方向集合中的方向数量。
61.将第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，如果比较结果满足上述判断依据，则判定激光点数据为有效数据；如果比较结果不满足上述判断依据，则判定激光点数据为无效数据。对于新获取的激光雷达数据，经上述步骤s101-步骤s104处理后，可以将激光雷达数据中判定为有效的激光点数据保留、判定为无效的激光点数据删除，使用删除后的激光雷达数据进行定位。
62.上述实施例利用位姿参数补偿了位姿数据的误差，保证后续有效性判定的准确性，实现了对新获取的激光雷达数据的预处理。
63.图2是根据本发明实施例的数据处理方法的主要流程示意图。如图2所示，本发明实施例的数据处理方法，主要包括如下步骤：
64.步骤s201：获取激光雷达扫描环境中的物体所得到的激光雷达数据。其中，激光雷达数据包括向指定方向发射激光束所得到的激光点数据，一个激光点数据包括：激光雷达与物体的距离disti和对应激光束的发射角度αi。故激光雷达数据可以表示为：{disti，αi}，i＝1，2，
…
，m，m为发射激光束的数量。为了方便处理，实施例中，每次获取一帧激光雷达数据。
65.步骤s202：根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数，以及激光雷达数据中当前激光点数据所对应激光束的发射角度，确定激光束的最大照射区域。在二维环境中，激光雷达在环境地图的位姿数据可以使用三元组(x，y，θ)表示。其中，(x，y)为估计位置，表示激光雷达在地图坐标系中的位置；θ为估计角度，表示激光雷达的方位(即地图坐标系中激光雷达的位置点与坐标原点的连线与地图坐标系x轴所成角度)。
66.可以理解的是，本方法实现的前提是环境地图和估计的位姿数据是已知的。实施
例中，环境地图可以是栅格地图。激光雷达的位姿可以由上周期估计的位姿和里程计等信息估计得出。具体位姿估计方法为现有技术，此处不再赘述。
67.如前所述，由于激光雷达的位姿数据是估计得出，具有不确定性。该不确定性如图3(a)和图3(b)所示。其中，估计位置的不确定性表示：激光雷达位于以估计位置为圆心、设定的位置参数r为半径的圆内。估计角度的不确定性表示：激光雷达的方位位于估计角度
±
角度参数的范围内，即将这两种不确定性复合在一起，可以得出激光雷达的位姿可以出现在图4的任意向量处。
68.实施例中，位置参数r和角度参数均为经验值。比如，通过sla m(即时定位与地图构建，simultaneous localization and mapping)，或其他类似算法估计的激光雷达的位置在以(1.0，1.0)为圆心、0.2米为半径的圆内，估计的方位为100rad
±
5rad，则r＝0.2米，
69.由于每个激光点数据对应激光雷达中一束已知的、固定角度的激光，结合估计的激光雷达在环境地图中的位姿数据(x，y，θ)，可以将一个激光点数据所对应激光束的发射点位姿定义为：(x，y，θ αi)。因此，激光雷达的姿态数据的不确定性，即激光点数据所对应激光束的发射点位置和发射点角度的不确定性。
70.根据图4，一个激光点数据所对应激光束的发射点位置可能出现在图5所示的圆中，发射点角度可能位于左右两条射线bm、bn所夹区域，即激光束可能照射到的范围(即最大照射区域)即图中阴影部分，具体确定过程后续结合图6进行详细说明。
71.步骤s203：计算最大照射区域的边界线所形成的交点位置。如图5所示，最大照射区域的边界线即左右两条射线bm、bn，两条边界线与圆相切，所形成的交点即射线bm、bn的交点b。下面结合图7对如何计算交点b点的坐标进行详细说明。
72.需要说明的是，xo
map
y为地图坐标系，x'oy'为激光雷达坐标系，of、o'
map
d均与x轴平行，oe、bc均与y轴平行，点o在地图坐标系的坐标为(x，y)，需要计算的b点坐标即(o'
map
b，bc)，也即(o'
map
b，de)。由图7可知，o
map
e＝x，oe＝y，oa＝r，∠obd＝θ αi。具体计算过程如下：
73.(1)由于边界线bm与圆o相切，故结合位置参数r和角度参数可以计算交点b到圆心o的距离ob。其中，ob用公式表示如下：
[0074][0075]
(2)根据估计角度θ、发射角度αi和距离ob，计算线段ob在水平方向的第一投影和垂直方向的第二投影，即可相应的得到bd和od。其中，bd和od用公式表示如下：
[0076][0077]
[0078]
(3)根据激光雷达的估计位置、第一投影和第二投影，计算出交点位置(o'
map
b，de)。其中，交点位置的横坐标为估计位置中的横坐标与第一投影的差值，纵坐标为估计位置中的纵坐标与第二投影的差值。则o'
map
b和de用公式表示如下：
[0079][0080][0081]
可知，b点坐标为：
[0082]
步骤s204：沿设定的方向集合中的方向，在环境地图中检测位于最大照射区域、且距离交点位置最近的物体，计算检测出的物体到交点位置的距离，得到第一距离集合。在角度参数对应的角度范围为对应的角度范围为在该角度范围内选取n个角度，将选取的角度分别与第一角度求和，得到方向集合。
[0083]
该步骤可以以交点位置为起始点，方向集合的元素为方向，在环境地图中检测位于最大照射区域、且距离交点位置最近的物体。假设选取的第n个角度值为ρn，则以θ αi ρn为方向，在环境地图中检测距离交点位置最近的物体。其中，n＝1，2，
……
，n。
[0084]
步骤s205：沿方向集合中的方向，计算交点位置到最大照射区域的最短距离，得到第二距离集合，根据当前激光点数据中的测量距离、测量精度和第二距离集合，确定对应方向上的阈值范围。如图8所示，当前方向(即θ αi ρn方向)上，交点位置到最大照射区域的最短距离为dn，则第二距离集合可以表示为{d1，d2，
……
，dn}。设当前激光点数据中的测量距离disti，测量精度为
±
δ，则当前方向上的阈值范围为[disti d
n-δ，disti dn δ]。
[0085]
下面结合图9对当前方向上，如何计算最短距离进行详细说明。具体计算过程如下：
[0086]
(1)计算第一线段ob在当前方向上的第三投影，以及第二线段og在当前方向上的第四投影。其中，第一线段为边界线的交点b与圆心o形成的线段ob，第二线段为当前向量与圆弧的交点g与圆心o形成的线段og。其中，当前向量为以交点b为起点，方向为当前方向的向量。
[0087]
第三投影和第四投影即fb和fg。其中，fb可以用如下公式表示：
[0088]
fb＝ob
·
cosρn[0089]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式6
[0090]
由勾股定理og2＝of2 fg2，而of＝ob
·
sinρn，则
[0091][0092]
(2)将第三投影fb和第四投影fg做差，得到交点b到最大照射区域的最短距离dn。此时，最短距离dn可用如下公式表示：
[0093][0094]
需要注意的是，为负值时，需计算绝对值后，再用公式8求解最短距离。
[0095]
步骤s206：将第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较。针对方向集合中的每个方向，第一距离集合、阈值范围均有唯一值与之对应。实施例中，将每个方向对应的第一距离集合的距离，与该方向对应的阈值范围进行比较。
[0096]
步骤s207：根据比较结果和设定的判断依据，判定当前激光点数据的有效性。其中，判断依据为：位于阈值范围内的距离个数为设定数量；其中，设定数量小于等于方向集合中的方向数量n。可以理解的是，如果判断依据设置为大于1、且小于等于n的数值时，可能会将部分有效的激光点数据判定为无效。因此，优选地，为了保留全部的有效激光点数据，将判断依据设置为：位于阈值范围内的距离个数为1。
[0097]
如果比较结果满足上述判断依据，则判定当前激光点数据为有效数据；如果比较结果不满足上述判断依据，则判定当前激光点数据为无效数据。
[0098]
步骤s208：检查全部激光点数据是否都已判断有效性，如果是，则结束本流程；如果不是，则执行步骤s209。该步骤用于检查一帧激光雷达数据中是否所有激光点数据已经判断有效性。
[0099]
步骤s209：将下一激光点数据作为当前激光点数据，执行步骤s202。在激光雷达数据中选择未判断有效性的下一激光点数据作为当前激光点数据，重复执行步骤s202-步骤s209，直至所有激光点数据判断完毕。
[0100]
通过本发明实施例的数据处理方法可以看出，本实施例根据角度参数构建方向集合，使得后续可以沿方向集合中的至少一个方向，检测物体、计算第一距离集合和第二距离集合，进而判断激光点数据是否有效，提高了激光点数据的有效性判定的准确率，减少误判情况。而且通过设定判断依据，来判断激光点数据是否有效，使得可以基于不同需求保留有效数据，灵活性高。
[0101]
图6是本发明实施例的一束激光的最大照射区域的确定流程示意图。如图6所示，最大照射区域的确定过程，包括以下步骤：
[0102]
步骤s601：确定激光束的发射点位置。其中，发射点位置为以估计位置(x，y)为圆心、位置参数r为半径的圆内。
[0103]
步骤s602：将估计角度和发射角度求和，得到激光束在地图坐标系下的角度，将该角度作为第一角度。第一角度＝θ αi。
[0104]
步骤s603：根据第一角度和角度参数，确定激光束的发射点角度。其中，发射点角度的最小值为第一角度与角度参数的差值，最大值为第一角度与角度参数的和值。故发射点角度可以表示为点角度可以表示为
[0105]
步骤s604：将发射点位置和发射点角度进行复合，得到激光束的最大照射区域。该步骤中首先根据第一角度和角度参数确定对应的夹角图形；之后将夹角图形在圆上移动，在移动过程中找出与圆相切的两条切线。其中，夹角图形的角平分线代表激光束。移动过程中需保持激光束的方向为发射角度，且夹角图形的顶点位于圆上或者圆内。
[0106]
找到的两条切线与切线所夹的圆弧所形成的开放区域即构成激光束的最大照射区域。其中，切线所夹的圆弧是指圆心角小于180
°
的圆弧。
[0107]
上述方式，通过将发射点角度对应的夹角图形，在发射点位置对应的圆上移动，实现了发射点位置和发射点角度的复合，便于确定激光束的最大照射区域。
[0108]
图10是根据本发明实施例的数据处理装置的主要模块的示意图。如图10所示，本发明实施例的数据处理装置1000，主要包括：
[0109]
位置确定模块1001，用于根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数以及激光点数据所对应激光束的发射角度，确定所述激光束的最大照射区域，以及所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置。
[0110]
由于估计的位姿数据可能存在误差(即不确定性)，且随着时间延长，误差会累积，故需要利用位姿参数来补偿位姿数据的误差，保证后续有效性判定的准确性。实施例中，位姿数据包括估计位置和估计角度，相应的，位姿参数包括位置参数和角度参数，分别用于补偿估计位置和估计角度的误差。
[0111]
使用位姿参数补偿后，可得激光雷达位于以估计位置为圆心，位置参数为半径的圆内；激光雷达的方位位于估计角度
±
角度参数范围内。将位置补偿结果和角度补偿结果复合在一起，可知激光雷达的位姿可以出现在图4的任意向量处。
[0112]
基于上述结论，通过在图4的圆上移动向量构成的夹角图形，移动过程中需保持激光束的发射角度不变，并在移动过程中找出与圆相切的两条切线。这两条切线与切线所夹的圆弧所形成的开放区域即构成该激光束的最大照射区域。之后根据最大照射区域的边界线与圆的几何关系、位姿数据、位姿参数以及发射角度，即可以计算边界线的交点在地图坐标系下的位置。
[0113]
检测计算模块1002，用于沿设定的方向集合中的方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体，计算所述物体到所述交点位置的距离，得到第一距离集合。
[0114]
以交点位置为起点，方向集合的元素为方向，在环境地图中检测位于最大照射区域、且距离交点位置最近的物体。之后根据该激光点数据中包含的测量距离(即激光雷达与当前物体的距离)，计算当前物体在地图坐标系下的位置坐标，进而可以根据两点间的距离公式，计算当前物体与交点位置的距离。
[0115]
阈值确定模块1003，用于沿所述方向集合中的方向，计算所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离，得到第二距离集合，根据所述激光点数据中的测量距离、测量精度和所述第二距离集合，确定对应方向上的阈值范围。
[0116]
根据最大照射区域的边界线与圆的几何关系、位姿数据、位姿参数以及发射角度，可以计算出当前方向上、交点位置到最大照射区域的最短距离。而当前方向上阈值范围的最小值即测量距离 该方向的最短距离-测量精度，最大值即测量距离 该方向的最短距离 测量精度。按照上述方式即可以计算出方向集合中至少一个方向对应的最短距离和阈值范围。
[0117]
比较判断模块1004，用于将所述第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，根据比较结果和设定的判断依据，判定所述激光点数据的有效性。实施例中，判断依据为：位于阈值范围内的距离个数为设定数量；其中，设定数量需小于等于方向集合
中的方向数量。
[0118]
将第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，如果比较结果满足上述判断依据，则判定激光点数据为有效数据；如果比较结果不满足上述判断依据，则判定激光点数据为无效数据。后续，可以将激光雷达数据中有效的激光点数据保留、无效的激光点数据删除，再进行激光雷达的定位。
[0119]
另外，本发明实施例的数据处理装置1000(图10中未示出)还可以包括：集合构建模块。该模块用于在所述位姿参数的角度参数所构成的角度范围内选择第二角度，得到角度集合；将第一角度与所述角度集合的第二角度分别求和，相应得到所述方向集合；其中，所述第一角度为所述位姿数据中的估计角度和所述发射角度之和。
[0120]
从以上描述可以看出，对于激光点数据，先基于位姿参数确定对应激光束的最大照射区域，以及该区域边界线所形成的交点位置，之后计算环境地图中的物体与交点位置的距离，进而根据该距离和确定的阈值范围，判定激光点数据的有效性，补偿了位姿数据的误差，保证有效性判定的准确性，实现了对新获取的激光雷达数据的预处理。
[0121]
图11示出了可以应用本发明实施例的数据处理方法或数据处理装置的示例性系统架构1100。
[0122]
如图11所示，系统架构1100可以包括激光雷达1101，网络1102和服务器1103。网络1102用以在激光雷达1101和服务器1103之间提供通信链路的介质。用户可以使用激光雷达1101通过网络1102与服务器1103交互，以接收或发送消息等。
[0123]
服务器1103可以是提供各种服务的服务器，例如对激光雷达1101发送的激光雷达数据进行处理的后台管理服务器。后台管理服务器可以判断各激光点数据的有效性，并根据处理结果(例如有效性判断结果)对激光雷达数据进行筛选，进而基于筛选后的数据，定位激光雷达的位置。
[0124]
需要说明的是，本技术实施例所提供的数据处理方法一般由服务器1103执行，相应地，数据处理装置一般设置于服务器1103中。
[0125]
应该理解，图11中的激光雷达、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的激光雷达、网络和服务器。
[0126]
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种电子设备和一种计算机可读介质。
[0127]
本发明的电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例的一种数据处理方法。
[0128]
本发明的计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明实施例的一种数据处理方法。
[0129]
下面参考图12，其示出了适用于来实现本发明实施例的电子设备的计算机系统1200的结构示意图。图12示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
[0130]
如图12所示，计算机系统1200包括中央处理单元(cpu)1201，其可以根据存储在只读存储器(rom)1202中的程序或者从存储部分1208加载到随机访问存储器(ram)1203中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram 1203中，还存储有计算机系统1200操作所需的各种程序和数据。cpu 1201、rom 1202以及ram 1203通过总线1204彼此相连。输入/输出(i/
o)接口1205也连接至总线1204。
[0131]
以下部件连接至i/o接口1205：包括键盘、鼠标等的输入部分1206；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分1207；包括硬盘等的存储部分1208；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1209。通信部分1209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1210也根据需要连接至i/o接口1205。可拆卸介质1211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1210上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1208。
[0132]
特别地，根据本发明公开的实施例，上文主要步骤图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行主要步骤图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。在该计算机程序被中央处理单元(c pu)1201执行时，执行本发明的系统中限定的上述功能。
[0133]
需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
[0134]
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0135]
描述于本发明实施例中所涉及到的模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包
括位置确定模块、检测计算模块、阈值确定模块和比较判断模块。其中，这些模块的名称在某种情况下并不构成对该模块本身的限定，例如，位置确定模块还可以被描述为“根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数以及激光点数据所对应激光束的发射角度，确定所述激光束的最大照射区域，以及所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置的模块”。
[0136]
作为另一方面，本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该设备包括：根据估计出的激光雷达在环境地图的位姿数据、设定的位姿参数以及激光点数据所对应激光束的发射角度，确定所述激光束的最大照射区域，以及所述最大照射区域的边界线所形成的交点位置；其中，所述位姿参数用于补偿所述位姿数据的误差；沿设定的方向集合中的方向，在所述环境地图中检测位于所述最大照射区域、且距离所述交点位置最近的物体，计算所述物体到所述交点位置的距离，得到第一距离集合；沿所述方向集合中的方向，计算所述交点位置到所述最大照射区域的最短距离，得到第二距离集合，根据所述激光点数据中的测量距离、测量精度和所述第二距离集合，确定对应方向上的阈值范围；将所述第一距离集合中的距离与相同方向对应的阈值范围进行比较，根据比较结果和设定的判断依据，判定所述激光点数据的有效性。
[0137]
根据本发明实施例的技术方案，对于激光点数据，先基于位姿参数确定对应激光束的最大照射区域，以及该区域边界线所形成的交点位置，之后计算环境地图中的物体与交点位置的距离，进而根据该距离和确定的阈值范围，判定激光点数据的有效性，补偿了位姿数据的误差，保证有效性判定的准确性，实现了对新获取的激光雷达数据的预处理。
[0138]
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。
[0139]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。