CN110741278A - Lidar光学对准***和方法 - Google Patents

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Abstract

一种示例方法包括使用相对于光检测和测距(LIDAR)设备位于给定位置的相机获得多个图像。当第一孔径***相机和LIDAR设备之间时，可以获得多个图像中的第一图像。当第二孔径***相机和LIDAR设备之间时，可以获得多个图像中的第二图像。该方法还包括基于多个图像确定LIDAR设备的发送器和LIDAR设备的接收器之间的一个或多个对准偏移。

Description

LIDAR光学对准***和方法
相关公开的交叉引用
本申请要求2017年6月9日提交的美国专利申请第15/618,133号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
背景技术
除非本文另外指示，否则本节中描述的材料不是本申请中权利要求的现有技术，并且不因被包含在本节中而被认为是现有技术
LIDAR可以在扫描场景时估计到环境特征(feature)的距离，以组装指示环境中的反射面的“点云”。点云中的各个点可以通过发送激光脉冲和检测从环境中的物体反射的返回脉冲(如果有的话)以及根据发送脉冲的发射和反射脉冲的接收之间的时间延迟确定到物体的距离来确定。激光器或一组激光器可以跨场景快速且重复地扫描，以提供关于到场景中的物体的距离的连续实时信息。在测量每个距离的同时组合(多个)激光器的所测量的距离和朝向允许将三维位置与每个返回脉冲相关联。这样，可以针对扫描区域生成指示环境中的反射特征的位置的点的三维地图。
发明内容
在一个示例中，一种方法包括使用相对于光检测和测距(LIDAR)设备位于给定位置的相机获得多个图像。LIDAR设备可以包括包括一个或多个光源的发送器和包括一个或多个光检测器的接收器。获得多个图像可以包括当第一孔径在相对于相机的第一位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第一图像。获得多个图像还可以包括当第二孔径在相对于相机的第二位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第二图像。该方法还包括基于多个图像确定发送器和接收器之间的一个或多个对准偏移。
在另一示例中，***包括支撑光检测和测距(LIDAR)设备的平台，该光检测和测距设备包括发送器和接收器。发送器可以包括一个或多个光源。接收器可以包括一个或多个光检测器。该***还包括相对于LIDAR设备位于给定位置的相机。该***还包括使用相机获得多个图像的控制器。获得多个图像可以包括当第一孔径在相对于相机的第一位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第一图像。获得多个图像还可以包括当第二孔径在相对于相机的第二位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第二图像。控制器还基于多个图像确定发送器和接收器之间的一个或多个对准偏移。
在又一示例中，***包括用于使用相对于光检测和测距(LIDAR)设备位于给定位置的相机获得多个图像的装置。LIDAR设备可以包括包括一个或多个光源的发送器和包括一个或多个光检测器的接收器。获得多个图像可以包括当第一孔径在相对于相机的第一位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第一图像。获得多个图像还可以包括当第二孔径在相对于相机的第二位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第二图像。该***还包括用于基于多个图像确定发送器和接收器之间的一个或多个对准偏移的装置。
通过阅读下面的详细描述，并适当参考附图，这些以及其他方面、优点和替代方案对本领域普通技术人员来说将变得显而易见。
附图说明
图1A示出了根据示例实施例的LIDAR设备。
图1B是图1A所示LIDAR设备的横截面视图。
图1C是图1A所示LIDAR设备的透视图，其中移除了各种组件以示出LIDAR设备的内部。
图2示出了根据示例实施例的LIDAR发送器。
图3A示出了根据示例实施例的LIDAR接收器。
图3B示出了被包括在图3A的接收器中的三个检测器的侧视图。
图4是根据示例实施例的***的框图。
图5示出了根据示例实施例的另一***。
图6A示出了根据示例实施例的第一配置中的孔径选择器。
图6B示出了第二配置中的图6A的孔径选择器。
图6C示出了第三配置中的图6A的孔径选择器。
图7是根据示例实施例的方法的流程图。
图8示出了根据示例实施例的指示光源位置的图像。
图9示出了根据示例实施例的指示与第一孔径相关联的失真的检测器位置的图像。
图10示出了根据示例实施例的指示与第二孔径相关联的失真的检测器位置的图像。
图11是根据示例实施例的基于多个图像的比较确定的对准偏移的第一图示。
图12是根据示例实施例的基于多个图像的比较确定的对准偏移的第二图示。
图13是根据示例实施例的基于多个图像的比较确定的对准偏移的第三图示。
图14是根据示例实施例的基于多个图像的比较确定的对准偏移的第四图示。
具体实施方式
以下详细描述参考附图描述了所公开的***、设备和方法的各种特征和功能。在附图中，除非上下文另外说明，否则相似的符号标识相似的组件。本文描述的说明性***、设备和方法实施例不意味着是限制性的。本领域的技术人员可以容易地理解，所公开的***、设备和方法的某些方面可以以各种不同的配置来布置和组合。
在示例中，LIDAR设备可以包括发送器和接收器。发送器可以包括发送用于从LIDAR设备朝着该LIDAR设备的环境传播的光的一个或多个光源。反过来，发送光可以从该环境中的一个或多个物体反射离开，并且反射光可以传播回LIDAR设备。此外，接收器可以包括检测反射光的一个或多个检测器。通过这种过程，计算***可以处理与反射光有关的来自LIDAR设备的数据，以确定LIDAR设备的环境中各种物体的位置和/或特性。
为了促进LIDAR设备的操作，由给定光源发射并反射回LIDAR设备的光束被对应的检测器接收。在示例中，提供了用于LIDAR设备中的(多个)光源和(多个)检测器的对准的***和方法。
I.LIDAR设备示例
现在将更详细地描述示例LIDAR设备。注意，本公开的各种LIDAR光学对准***、设备和方法可以与具有各种数量的光源和检测器的各种类型的LIDAR设备一起使用，和/或使用各种几何形状以及其他可能性来实施。因此，本文示出的示例LIDAR设备实施方式仅仅是为了示例。其他LIDAR设备结构和布置也是可能的。
图1A示出了根据示例实施例的LIDAR设备100。如图所示，LIDAR设备100包括外壳110和透镜150。另外，由LIDAR设备100发射的光束104从透镜150沿着第一LIDAR 100的视角方向朝着LIDAR设备100的环境传播，并且从环境中的一个或多个物体反射离开作为反射光106。
被包括在LIDAR设备100中的外壳110可以提供用于安装被包括在LIDAR设备100中的各种组件的平台。外壳110可以由能够支撑被包括在外壳110的内部空间中的LIDAR设备100的各种组件的任何材料形成。例如，外壳110可以由诸如塑料或金属以及其他可能性的固体材料形成。
在一些示例中，外壳110可以被配置为具有基本圆柱形状，并且围绕LIDAR设备100的轴旋转。例如，外壳110可以具有直径大约为10厘米的基本圆柱形状。在一些示例中，LIDAR设备100的轴基本垂直。在一些示例中，通过旋转包括各种组件的外壳110，可以确定LIDAR设备100的环境的360度视图的三维地图。附加地或替代地，在一些示例中，LIDAR设备100可以倾斜，例如，使得外壳110的旋转轴提供用于LIDAR设备100的特定视场。
安装到外壳110的透镜150可以具有既准直(collimate)发射光束104又将来自LIDAR设备100的环境中的一个或多个物体的反射光106聚焦到LIDAR设备100中的检测器上的光功率(optical power)。在一个示例中，透镜150具有大约120mm的焦距。代替用于准直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜，通过使用相同的透镜150来执行这两种功能，可以提供关于大小、成本和/或复杂性的优点。
LIDAR设备100可以安装在围绕轴旋转的安装结构160上，以提供LIDAR设备100周围环境的360度视图。在一些示例中，安装结构160可以包括可移动平台，该可移动平台可以在一个或多个方向上倾斜，以改变LIDAR设备100的旋转轴。
图1B是LIDAR设备100的横截面视图。如图所示，外壳110包括发送器120、接收器130、共享空间140和透镜150。为了图示的目的，图1B示出了x-y-z轴，其中z轴指向页面之外。
发送器120包括可以沿着由透镜150限定的弯曲焦面128布置的多个光源122a-c。多个光源122a-c可以被配置为分别发射具有在波长范围内的波长的多个光束102a-c。例如，多个光源122a-c可以包括发射具有在波长范围内的波长的多个光束102a-c的激光二极管。多个光束102a-c由反射镜124穿过出射孔径126反射到共享空间140中并朝着透镜150。
光源122a-c可以包括激光二极管、发光二极管(light emitting diodes，LED)、激光棒(laser bar)(例如，二极管棒)、垂直腔面发射激光器(vertical cavity surfaceemitting lasers，VCSEL)、有机发光二极管(organic light emitting diodes，OLED)、聚合物发光二极管(polymer light emitting diode，PLED)、发光聚合物(light emittingpolymer，LEP)、液晶显示器(liquid crystal display，LCD)、微机电***(microelectromechanical system，MEMS)或被配置为选择性地透射、反射和/或发射光以提供多个发射光束102a-c的任何其他设备。在一些示例中，光源122a-c可以被配置为发射可以由被包括在接收器130中的检测器132a-c检测的波长范围内的发射光束。波长范围可以，例如，处于电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分。在一些示例中，波长范围可以是诸如由激光器提供的窄波长范围。在一个实施例中，波长范围包括905nm的光源波长。另外，光源122a-c可以被配置为以脉冲的形式发射发射光束102a-c。在一些示例中，多个光源122a-c可以设置在一个或多个基板(例如，印刷电路板(printed circuit board，PCB)、柔性PCB等)上并被布置成朝着出射孔径126发射多个光束102a-c。
尽管图1B示出了弯曲焦面128在水平平面(例如，x-y平面)中弯曲，附加地或替代地，光源122a-c可以沿着在垂直平面中弯曲的焦面布置。例如，弯曲焦面128可以在垂直平面中具有曲率，并且多个光源122a-c可以包括沿着弯曲焦面128垂直布置的附加光源，并且被配置为发射指向反射镜124并穿过出射孔径126反射的光束。在该示例中，检测器132a-c还可以包括与光源122a-c的附加光源相对应的附加检测器。此外，在一些示例中，光源122a-c可以包括沿着弯曲焦面128水平布置的附加光源。在一个实施例中，光源122a-c可以包括发射波长为905nm的光的64个光源。例如，该64个光源可以沿着弯曲焦面128以四列布置，每列包括16个光源。在这种实例中，检测器132a-c可以包括沿着弯曲的焦面138类似布置的64个检测器(例如，每列包括16个检测器的4列等等)。在其他实施例中，光源122a-c和检测器132a-c可以包括比图1B所示附加的或更少的光源和/或检测器。
由于多个光源122a-c沿着弯曲焦面128的布置，在一些示例中，多个光束102a-c可以朝着出射孔径126会聚。因此，在这些示例中，出射孔径126的大小可以最小，同时能够容纳多个光束102a-c的垂直和水平范围。此外，在一些示例中，弯曲焦面128可以由透镜150限定。例如，由于透镜150的形状和组成，弯曲焦面128可以对应于透镜150的焦面。在该示例中，多个光源122a-c可以在发送器处沿着由透镜150限定的焦面布置。
多个光束102a-c在朝着透镜150延伸穿过发送器120、出射孔径126和共享空间140的发送路径中传播。透镜150可以准直多个光束102a-c，以将准直光束104a-c提供到LIDAR设备100的环境中。准直光束104a-c可以分别对应于多个光束102a-c。在一些示例中，准直光束104a-c从LIDAR设备100的环境中的一个或多个物体反射离开作为反射光106。反射光106可以被透镜150聚焦到共享空间140中作为沿着朝着接收器130延伸穿过共享空间140的接收路径行进的聚焦光108。例如，聚焦光108可以被反射面142反射作为朝着接收器130传播的聚焦光108a-c。
因此，透镜150能够基于透镜150的形状和组成来准直多个光束102a-c并且聚焦反射光106。例如，透镜150可以具有面向外壳110外部的非球面(aspheric surface)152和面向共享空间140的环面(toroidal surface)154。代替用于准直的发送透镜和用于聚焦的接收透镜，通过使用相同的透镜150来执行这两种功能，可以提供关于大小、成本和/或复杂性的优点。
如图所示，出射孔径126被包括在将发送器120与共享空间140分开的壁144中。在一些示例中，壁144可以由涂覆有反射材料142的透明材料(例如玻璃)形成。在该示例中，出射孔径126可以对应于壁144中未被反射材料142涂覆的部分。附加地或替代地，出射孔径126可以包括壁144中的孔或切口(cut-away)。
聚焦光108被反射面142反射，并指向接收器130的入射孔径134。在一些示例中，入射孔径134可以包括过滤窗口，该过滤窗口被配置为透射由多个光源122a-c发射的多个光束102a-c的波长范围内的波长(例如，光源波长)，并衰减其他波长。在一些示例中，入射孔径134可以包括半反射镜，该半反射镜被配置为反射聚焦光108a-c的一部分，并且允许聚焦光108a-c的另一部分朝着检测器132a-c传播。因此，如图所示，聚焦光108a-c的至少一部分朝着多个检测器132a-c传播
多个检测器132a-c可以沿着接收器130的弯曲焦面138布置。尽管图1B示出了弯曲焦面138沿着x-y平面(水平平面)弯曲，附加地或替代地，弯曲焦面138可以在垂直平面中弯曲。焦面138的曲率可以由透镜150限定。例如，弯曲焦面138可以对应于由透镜150沿着接收路径在接收器130处投影的光的焦面。
检测器132a-c可以包括光电二极管、雪崩光电二极管(avalanche photodiodes)、光电晶体管、相机、有源像素传感器(ctive pixel sensors，APS)、电荷耦合器件(chargecoupled devices，CCD)、低温检测器或被配置为接收具有在发射光束102a-c的波长范围内的波长(例如，光源波长)的聚焦光108a-c的任何其他光传感器。
每个聚焦光108a-c可以分别对应于发射光束102a-c的反射，并且分别指向多个检测器132a-c。例如，检测器132a被配置和布置成接收聚焦光108a，该聚焦光108a与从LIDAR设备100的环境中的一个或多个物体反射离开的准直光束104a相对应。在该示例中，准直光束104a与由光源122a发射的光束102a相对应。因此，检测器132a接收由光源122a发射的光，检测器132b接收由光源122b发射的光，以及检测器132c接收由光源122c发射的光。
通过比较接收光108a-c与发射光束102a-c，可以确定LIDAR设备100的环境中的一个或多个物体的至少一个方面。例如，通过比较多个光源122a-c发射多个光束102a-c的时间和多个检测器132a-c接收到聚焦光108a-c的时间，可以确定LIDAR设备100和LIDAR设备100的环境中的一个或多个物体之间的距离。在一些示例中，诸如形状、颜色、材料等其他方面也可以被确定。
在一些示例中，LIDAR设备100可以围绕轴旋转，以确定LIDAR设备100周围的三维地图。例如，LIDAR设备100可以如箭头190所示围绕基本垂直的轴旋转。尽管示出了LIDAR设备100如箭头190所示围绕轴逆时针旋转，附加地或替代地，LIDAR设备100可以以顺时针方向旋转。在一些示例中，LIDAR设备100可以围绕轴旋转360度。在其他示例中，LIDAR设备100可以沿着LIDAR设备100的360度视图的一部分来回旋转。例如，LIDAR设备100可以安装在围绕轴来回枢转而不进行完整旋转的平台上。
因此，光源122a-c和检测器132a-c的布置可以允许LIDAR设备100具有特定的垂直视场(field-of-view)。在一个示例中，LIDAR设备100的垂直FOV是20°。另外，LIDAR设备100的旋转可以允许LIDAR设备100具有360°的水平FOV。此外，旋转的速率可以允许设备具有特定的刷新速率。在一个示例中，刷新速率是10Hz。刷新速率连同光源122a-c和检测器132a-c的布置也可以允许LIDAR设备300具有特定的角度分辨率。在一个示例中，角度分辨率是0.2°x 0.3°。然而，诸如刷新速率和角度分辨率的各种参数可以根据LIDAR设备100的配置而变化。此外，在一些示例中，LIDAR设备100可以包括比图1A-1B所示的组件附加的、更少的或不同的组件。
图1C是图1A所示的LIDAR设备100的透视图，其中移除了各种组件以示出LIDAR设备100的内部。如图所示，LIDAR设备100的各种组件可以可移除地安装到外壳110。例如，发送器120可以包括装配在外壳110中可以安装发送器120的部分中的一个或多个印刷电路板(PCB)。尽管图1C示出了具有一个PCB的发送器120，但是在一些实施例中，发送器120可以包括多个PCB(未示出)，其中每个PCB包括多个光源132a-c中的一些。在一个实施例中，发送器中的每个PCB可以包括16个光源，并且发送器120可以包括四个PCB。因此，在该实施例中，LIDAR设备100可以包括64个光源。其中发送器120包括不同数量的光源的其他实施例也是可能的。另外，接收器130可以包括安装到柔性基板的多个检测器(例如，检测器132a-c等)，并且可以作为包括多个检测器的块可移除地安装到外壳110。类似地，透镜150可以安装到外壳110的另一侧。
图2示出了根据示例实施例的LIDAR发送器220。发送器220可以类似于LIDAR 100的发送器120。例如，发送器220包括多个光源222a-c，其可以包括类似于发送器120的多个光源122a-c的任何类型的光源(例如，LED等)。如图所示，光源222a-c沿着在垂直平面中弯曲的焦面228布置。此外，如图所示，光源222a-c被配置为发射多个光束202a-c。注意，光束202a-c的方向被示出为如图所示仅仅是为了便于描述。因此，在一些实施方式中，光束202a-c相对于焦面228的方向可以不同于所示的方向。
尽管多个光源222a-c可以沿着在垂直平面中弯曲的焦面228布置，附加地或替代地，多个光源222a-c可以沿着在水平平面中弯曲的焦面或者在垂直和水平方向两者上都弯曲的焦面布置。例如，多个光源222a-c可以以弯曲的三维网格图案布置。例如，发送器220可以包括垂直安装的多个印刷电路板(PCB)，使得一列光源(例如，类似于光源222a-c)沿着每个PCB的垂直轴，并且多个PCB中的每一个可以沿着水平弯曲的平面与其他垂直安装的PCB相邻的布置，以提供三维网格图案。替代地，在一些示例中，光源222a-c可以沿着诸如线性或平坦面的任何其他面布置。此外，尽管发送器220被示出为包括多个光源222a-c，但是在一些示例中，发送器220可以包括仅一个光源或者不同于图2所示光源的数量的光源。
此外，应注意，发送器220中光源的布置仅为了便于描述而示出。因此，在一些实施方式中，光源的布置可以不同于所示的布置(例如，不同的光源位置、一对或多对相邻光源之间的不同或非均匀的间隔等)。
图3A示出了根据示例实施例的LIDAR接收器330。图3B示出了被包括在图3A的接收器330中的三个检测器332a-c的侧视图。接收器330可以类似于接收器130。例如，如图所示，接收器330包括沿着由透镜350限定的弯曲面338布置的多个检测器332a-c，其分别类似于接收器130、透镜150、弯曲的平面138和检测器132a-c。来自透镜350的聚焦光308a-c沿着包括反射面342的接收路径传播到检测器332a-c上，其分别类似于透镜150、聚焦光108a-c、反射面142和检测器132a-c
接收器330可以包括多个检测器332a-c沿着弯曲面338布置在其上的柔性基板380。柔性基板380可以通过被安装到具有弯曲面338的接收器外壳390而符合弯曲面338。如图所示，弯曲面338包括沿着接收器330的垂直和水平轴弯曲的检测器332a-c的布置。
在一些示例中，检测器332a-c的数量和/或布置可以不同于图3A-3B所示的。在第一示例中，检测器332a-c可以替代地沿着线性或平坦面布置。在第二示例中，接收器330替代地可以仅包括一个检测器，或者可以包括另一数量的检测器。在第三示例中，接收器330中的一个或多个检测器可以替代地具有不同于所示位置的位置。在第四示例中，接收器330中的检测器可以替代地布置成使得第一检测器和第二检测器(与第一检测器相邻)之间的第一距离不同于第二检测器和第三检测器(与第二检测器相邻)之间的第二距离。其他示例也是可能的。
II.示例光学对准***
现在将更详细地描述光学对准的示例***。本文描述的示例***可以与各种类型的LIDAR设备(诸如例如LIDAR设备100)以及其他LIDAR设备配置一起使用。
图4是根据示例实施例的***400的框图。如图所示，***400包括安装平台402和控制器480。***400还可以可选的包括对准装置460、显示器464和辅助光源470。
安装平台402可以包括用于安装***400的组件中的一些或所有平台。如图所示，安装平台402安装LIDAR设备404和相机406。在一些示例中，安装平台402还可以安装一个或多个滤光器(和/或孔径)408、可旋转结构410和/或致动器412。因此，安装平台402可以由适于支撑各种组件的一种或多种固体材料(诸如塑料或金属以及其他可能性)形成。附加地或替代地，安装平台402可以包括被布置成以特定的布置支撑***400的各种组件的一个或多个结构。在一些示例中，显示为安装在安装平台402上的一些组件可以替代地安装到分离的结构(未示出)上或者以其他方式耦合到***400上。例如，相机406和/或(多个)滤光器408可以替代地定位和/或安装在安装平台402外部。
LIDAR设备404可以类似于LIDAR设备100。例如，如图所示，LIDAR设备404包括可以类似于发送器120和220的发送器420。此外，LIDAR设备404包括可以类似于接收器130和330的接收器430。如图所示，在一些示例中，LIDAR设备404可以可选地包括类似于透镜150和/或350的透镜450。
发送器420包括可以被配置为发射一个或多个光束424的一个或多个光源422，其类似于发送器120、220，光束104、204和光源122、222。
接收器430包括可以被配置为接收来自LIDAR设备404的环境的光的一个或多个检测器432，其类似于接收器130、330的检测器132a-c、332a-c。
透镜450可以可选的被包括在LIDAR设备404中并且可以被配置为准直发射光束424和/或朝着检测器432传播的聚焦光，其类似于例如透镜150和350。在一个实施例中，透镜450可以是具有既准直光束424又将光聚焦到检测器432上的光功率的单个透镜。在另一实施例中，透镜450可以包括两个分离的透镜。例如，第一透镜可以准直由(多个)光源422发射的(多个)光束424，以及第二透镜可以将朝着LIDAR设备404传播的光聚焦到检测器432上。其他透镜配置也是可能的(例如，用于准直的多个透镜和/或用于聚焦的多个透镜等)。
在一些示例中，LIDAR设备404可以包括比图1所示的组件附加的、更少的或不同的组件。因此，在一些实施例中，***400可以用于组装、制造和/或校准具有各种配置(诸如LIDAR设备404的配置或另一LIDAR设备配置)的各种LIDAR设备。因此，在一些示例中，LIDAR设备404可以可移除地安装到安装平台402上，以促进这种校准或组装。
在一些示例中，LIDAR设备404的各种组件，诸如发送器420、接收器430和透镜450，可以可移除地或可调整地安装在LIDAR设备404内。为此，***400可以调整发送器420和接收器430相对于彼此的安装位置，以将一个或多个光源422与一个或多个检测器432对准。替代地，在其他示例中，***400可以被配置为调整子组件中的每一个(例如，光源422中的每个光源、检测器432中的每个检测器等)之间的相对位置。
相机406可以是任何相机(例如，静态相机、摄像机等)被配置为捕获LIDAR设备404的图像。在一些示例中，相机406可以位于给定位置，在该给定位置处，相机406可以对由一个或多个光源422发射的光束424成像，并且可以对一个或多个检测器432成像。在一个实施例中，当捕获这样的图像时，相机406可以聚焦在无穷远处或接近无穷远处。
通常，“无穷远”的相机聚焦设置可以允许相机获得远处物体的清晰(例如，“对焦(in-focus)”)图像。例如，来自远处物体的光可能类似于入射到相机的相机透镜上的基本平行的光束。此外，“无穷远”的相机聚焦设置可以对应于其中基本平行的光束聚焦到相机的焦面上的设置。结果，相机可以获得远处物体的相对清晰(例如，“对焦”)的图像。然而，例如，在与无穷远聚焦设置相关联的图像中，较近的物体可能出现“失焦(out-of-focus)”(例如，模糊等)。
因此，例如，在***400的上下文中，相机406可以被安装成具有沿着光束424的路径的视场(例如，面对透镜450等)。此外，在该示例中，LIDAR设备400的透镜450可以可选地被配置为准直光束424(例如，成多个基本平行的光束)。因此，在该示例中，“无穷远”的相机聚焦设置可以允许相机406捕获其中光源422“对焦”的图像
作为相机406的操作的示例场景，LIDAR设备404可以被配置为使得光源422朝着相机406发射光束424。反过来，相机406可以提供光束424的第一图像。例如，第一图像可以指示(多个)光源422的(多个)光源位置(例如，第一图像中的亮像素等)。在该场景中，相机还可以获得指示(多个)检测器432的(多个)检测器位置的第二图像。其他场景也是可能的，并且在本文的示例性实施例中进行了更详细的描述。
(多个)滤光器(和/或(多个)孔径)408可以可选地被包括在***400中，以促进捕获和/或处理上述图像。为此，(多个)滤光器408可以包括选择性地透射入射到其上的光的光学元件的任意组合。
在第一示例中，滤光器408可以包括第一滤光器，该第一滤光器在相机获得光束的图像时沿着LIDAR设备404和相机406之间的光束424的路径定位。第一滤光器可以被配置为衰减包括(多个)光源422的光源波长的波长范围内的光。在该示例中，光的衰减可以促进将光束424的图像中的像素与周围像素形成对比。此外，在该示例中，光的衰减可以保护相机406免受光束424的强度的影响。
在第二示例中，滤光器408可以包括第二滤光器，该第二滤光器被配置为衰减不包括(多个)光源422的光源波长的另一波长范围内的光。在该示例中，由于具有除了光源波长之外的波长的背景光的衰减，由相机406(通过第二滤光器)获得的图像可以在LIDAR设备404中更清楚地表示感兴趣的特征(例如，(多个)光源422、(多个)检测器432等)。
在第三示例中，滤光器408可以包括限定了第一孔径的第三滤光器，该第一孔径被配置为在相机正获得检测器432的图像时、在相对于相机的第一位置处***LIDAR设备404和相机406之间。例如，第三滤光器可以包括围绕腔的不透明材料(例如，对于包括光束424的光源波长等的波长范围不透明)或透明材料(例如，对包括光源波长的波长范围透明)。在这种实例中，腔或透明材料可以对应于第一孔径。此外，在一些实施方式中，当第一孔径***LIDAR设备404和相机406之间时，第一孔径的第一位置可以对应于相对于相机406(或其相机透镜)的光轴的预定偏移位置。这样，在第一孔径处于第一位置时由相机406捕获的图像可以指示检测器432的失真的位置、形状、大小等。
在第四示例中，(多个)滤光器408可以包括限定第二孔径的第四滤光器，该第二孔径被配置为在相机正获得检测器432的另一图像时，在第二位置(不同于第一位置)处***LIDAR设备404和相机406之间。这样，在第二孔径处于第二位置处时由相机406捕获的另一图像可以指示检测器432的不同的失真的位置、形状、大小等。
在一些实施方式中，***400可以通过比较由与第一孔径和第二孔径相关联的两个图像指示的相应失真来确定关于接收器430的对准的信息。例如，第一孔径的第一位置可以对应于从相机的光轴在第一方向上的第一偏移位置，第二孔径的第二位置可以对应于从相机的光轴在第二方向(例如，与第一方向相反)上的第二偏移位置。在该示例中，与第一孔径相关联的第一图像中的失真可以在第一图像的一端附近被放大，并且与第二孔径相关联的第二图像中的失真可以在第二图像的相对端附近被放大。因此，例如，***400可以通过比较第一图像中检测器432的失真的位置和第二图像中检测器432的失真的位置来确定相机406和检测器432之间的深度距离的指示。
(多个)滤光器408的其他配置(和/或基于由(多个)相机406捕获的图像的比较的对准偏移确定)也是可能的，并且在本文的示例性实施例中更详细地描述。
此外，***400的各种实施方式有可能促进在LIDAR设备404和相机406之间***滤光器408的特定孔径或滤光器。在一个示例中，***400可以包括机器人设备(未示出)或其他机械设备，其被配置为将特定孔径或滤光器移动到LIDAR设备404和相机406之间的给定位置(和/或从给定位置移除特定孔径)。因此，在一些示例中，在图像捕获事件之间，第一孔径或滤光器可以被第二(物理上分离的)孔径或滤光器代替。
替代地或附加地，在一些示例中，LIDAR设备404和相机406可以安装在固定位置，并且特定孔径或滤光器(***LIDAR设备404和相机406之间)的一个或多个特性可以在图像捕获事件之间被调整。
在第一个示例中，孔径(例如，狭缝等)可以在线性方向(相对于LIDAR设备404和相机406)上从第一位置移动到第二位置。因此，例如，限定孔径的单个结构当孔径处于第一位置时(相对于LIDAR设备404和相机406)可以被用来获得第一图像，并且在孔径(和/或单个结构)移动到第二位置之后可以被用来获得第二图像。
在第二示例中，可以旋转孔径(或滤光器)来修改孔径的位置和/或朝向(相对于LIDAR设备404和相机406)。例如，通过孔径捕获的图像的失真特性可以根据当图像通过孔径捕获时孔径的朝向而变化。此外，例如，过滤特性(例如，过滤光的偏振等)可以根据滤光器的朝向而变化。
在第三示例中，孔径(或滤光器)的大小和/或形状可以在图像捕获事件之间被动态调整。例如，孔径可以在物理上被实施为由可调整结构(例如，快门、至少部分覆盖在狭缝上的滑动结构等)限定的可调整大小的区域。为此，可调整结构可以被配置为动态地调整或修改孔径的大小或形状(例如，狭缝或腔的大小、可调整大小的区域的暴露部分等)。其他示例也是可能的。
因此，在一些实施方式中，滤光器408中的一个或多个可以被物理实施为在图像捕获事件之间被调整(例如，移动、调整大小等)的单个结构。替代地或附加地，在一些实施方式中，滤光器408中的一个或多个可以在一个或多个相应的可互换结构中物理地实施，并且，可互换结构的特定结构然后可以被选择、致动等以在LIDAR设备404和相机406之间***特定孔径或滤光器(设置在特定结构中)。
在一个特定实施例中，可旋转结构410可以可选地被包括在***400中，以促进在LIDAR设备404和相机406之间***滤光器408的特定孔径或滤光器。例如，可旋转结构410可以支撑滤光器408的布置。在该示例中，可旋转结构410可以围绕其轴旋转。此外，可旋转结构410的给定配置(例如，围绕轴的位置或朝向)可以对应于***LIDAR设备404和相机406之间的滤光器408的给定滤光器。例如，可旋转结构可以被配置为类似于风扇组件，其中风扇组件的每个叶片具有窗口，滤光器408的对应过滤器(或孔径)被例如，618a、628a)的位置。10可以包括适合于支撑布置中的滤光器408的固体材料的任何组合(例如，风扇组件等)。
致动器412可以可选地被包括在***400中。致动器412可以被配置为调整(多个)滤光器408的位置。例如，致动器412可以被配置为将(多个)滤光器408布置成第一配置，其中第一滤光器***LIDAR设备404和相机406之间；布置成第二配置，其中第二滤光器***LIDAR设备404和相机406之间；或者布置成第三配置，其中没有一个滤光器408不***LIDAR设备404和相机406之间。例如，致动器412可以被配置为围绕其轴旋转可旋转结构410。在其他实例中，致动器412可以用在上述机器人设备的操作中。示例致动器的非穷举列表可以包括马达、步进马达、气动致动器、液压活塞、继电器、螺线管和压电致动器以及其他可能性。
***400可以可选地包括对准装置460，以调整LIDAR设备404中发送器420和/或接收器430的相对安装位置。为此，对准装置460可以包括耦合到LIDAR设备404中的一个或多个组件的任何设备。举例来说，对准装置460可以是物理耦合到接收器430的机械臂(robotic arm)，以旋转和/或平移接收器430在LIDAR404中的安装位置。替代地或附加地，例如，机械臂可以调整变送器420的安装位置。在一些示例中，对准装置460可以基于使用相机406获得的(多个)图像来调整发送器420和接收器430之间的相对位置。例如，对准装置460可以调整相对位置，以将由光源422发射的光束424中的一个或多个与检测器432中的一个或多个对准。
LIDAR设备404的光学组件(即，发送器420和接收器430)可以各自具有六个自由度(degrees of freedom，DOF)。在一些示例中，对准装置460可以通过调整发送器420和接收器430之一或两者的安装位置的六个DOF(例如，x、y、z、滚动(roll)、俯仰(pitch)和/或偏航(yaw))中的一些或全部来调整发送器420和接收器430之间的相对位置。
***400可以可选地包括显示器464，以显示关于由相机406捕获的图像和/或基于捕获的图像计算的对准偏移的信息。为此，显示器464可以包括任何类型的显示器(例如，液晶显示器、LED显示器等)。因此，例如，显示器464可以具有用于显示由相机406捕获的图像和/或与该由相机406捕获的图像交互的图形用户界面(graphical user interface，GUI)，并且人类操作员或计算机操作员可以与GUI交互，以通过操纵GUI中的图像来调整发送器420和接收器430的相对安装位置。
***400可以可选地包括辅助光源470，该辅助光源470发射光源波长的光474以照明接收器430。为此，例如，辅助光源470(例如，LED等)的结构和形式可以类似于光源422。例如，在相机406被配置为当对于光源422的光源波长、聚焦在无穷远处或接近无穷远处时捕获图像的情况下，辅助光源470可以照明检测器432，以促进相机406获得检测器432的图像，同时对于相同光源波长，也聚焦在无穷远处或接近无穷远处。举例来说，由辅助光源470发射的光474(或其部分)可以从检测器432朝着LIDAR设备404的透镜450反射离开。此外，在该示例中，来自检测器432的反射光474的至少一部分可以被透镜450准直(类似于准直光束424)。因此，如以上关于光源422的成像所讨论的，相机406(当聚焦在无穷远处或接近无穷远处时)可以类似地捕获检测器432的相对清晰(例如，“对焦”)的图像(例如，至少在发送器420与接收器430对准的场景中)。
然而，在一些实施例中，相机406可以替代地被配置为当相机根据另一聚焦设置聚焦时(例如，除了聚焦在无穷远处或接近无穷远处)，获得检测器432的图像(和/或光源422的图像)。
在一些示例中，滤光器408的特定滤光器可以被配置为在捕获光束424的图像期间和在捕获检测器432的一个或多个图像期间保持***相机406和LIDAR设备404之间。例如，特定滤光器可以对应于衰减背景光的滤光器，同时允许光424和/或474的光源波长的至少一些光朝着相机传播。在这些示例中，来自辅助光源470以及特定的滤光器的照明光474因此可以允许***400减少来自相机406捕获的图像的背景噪声。
控制器480可以包括被配置为与以上讨论一致地操作***400的一些或所有组件的一个或多个处理器482。为此，控制器480可以经由有线或无线接口(未示出)耦合到各种组件。例如，控制器480可以运行存储在非暂时性计算机可读介质(例如，数据存储装置484)中的程序功能，以使***400执行本方法的各种功能和过程。为此，处理器482可以包括一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器。就处理器482包括不止一个处理器而言，这样的处理器可以单独或组合工作。反过来，数据存储装置484可以包括一个或多个易失性和/或一个或多个非易失性存储组件，诸如光、磁、有机存储装置和/或其他类型的非暂时性计算机可读介质。此外，在一些实施例中，数据存储装置484可以全部或部分地与处理器482集成。在一些实施例中，数据存储装置484可以包含可由处理器482运行的指令(例如，程序逻辑)，以使***400和/或其组件执行本文描述的各种操作。可以替代地或附加地，例如，控制器480可以包括被有线连接以执行本文描述的一个或多个功能的模拟和/或数字电路。
在第一示例中，控制器480可以使电源(未示出)向***400的各种组件提供电力。在第二示例中，控制器480可以使LIDAR设备404的发送器420发射光束424。在第三示例中，控制器480可以操作致动器412以将滤光器408中一个或多个的定位在LIDAR设备404和相机406之间。在第四示例中，控制器480可以操作相机406以与以上讨论一致地获得光束424的图像以及检测器432的一个或多个图像。在第五示例中，控制器480可以操作对准装置460以调整LIDAR设备404中的发送器420和/或接收器430的安装位置。在第六示例中，控制器480可以操作对准装置460以安装(或卸载)***400的各种组件(例如，LIDAR设备404等)到安装平台402。在第七示例中，控制器480可以操作辅助光源470以利用光474照明接收器430。在第八示例中，控制器480可以操作显示器464以显示发送器420和接收器430之间的对准偏移的指示。其他示例也是可能的。
根据本公开，***400可以包括比所示组件附加的、更少的或不同的组件，并且也可以执行其他功能。
图5示出了根据示例实施例的***500。***500可以类似于***400。例如，如图所示，***500包括安装平台502、LIDAR设备504、相机506、滤光器508和对准装置560，其可以分别类似于***400的安装平台402、LIDAR设备404、相机406、滤光器408和对准装置460。如图所示，***500还包括安装结构510、致动器512和操纵器562。
安装结构510可以由类似于安装平台502的任何固体材料(例如，金属、塑料等)形成，并且可以被成形为促进将***500的一个或多个组件耦合到安装平台502。如图所示，例如，安装结构510将相机506和滤光器508耦合到安装平台502。然而，在一些示例中，分离的安装结构可以用于相机506和滤光器508中的每一个。此外，在一些示例中，一个或多个附加安装结构(未示出)可以替代地将LIDAR设备504耦合到安装平台502。
致动器512可以被配置为调整滤光器508的位置。示例致动器可以包括马达、步进马达、气动致动器、液压活塞、继电器、螺线管和压电致动器以及其他可能性。
操纵器562可以包括被配置为将对准装置502与LIDAR设备504的一个或多个组件耦合的任何结构。与以上讨论一致，***500可以调整LIDAR设备504中的发送器(未示出)和/或接收器(未示出)的安装位置。例如，对准装置560(例如，机械臂等)可以通过调整操纵器562的位置或改变操纵器562的朝向以及其他可能性来调整发送器和接收器之间的相对位置。
如图所示，安装平台502包括多个孔，以孔502a和502b为例。在一些实施例中，***500的一个或多个组件，诸如例如LIDAR设备504、相机506和/或滤光器508，可以通过将各种组件耦合到安装平台中的这样的孔(例如，通过将螺栓穿过孔紧固)来安装到安装平台502。在其他实施例中，各种组件可以经由其他工艺或设备(例如，中间支撑结构等)安装到安装平台502。在一个示例中，除了其他可能性之外，各种组件可以经由粘合剂的应用安装到安装平台502上。在另一示例中，另一安装结构(未示出)可以将组件中的一个或多个耦合到安装平台502。例如，如图5所示，安装结构510可以耦合到安装平台502(例如，通过将螺栓紧固到其中一个孔等)，并且还可以耦合到相机506和滤光器508，以提供相机506和滤光器508相对于安装平台502的特定位置。安装结构510的其他配置和形状也是可能的。
此外，如图所示，LIDAR设备504具有类似于LIDAR设备100的配置。然而，在一些示例中，LIDAR设备504的其他配置是可能的。
***500操作的示例场景如下。首先，如图所示，LIDAR设备504可以安装到安装平台502以具有视场(field-of-view，FOV)，由LIDAR设备504的发送器(未示出)发射的光和由LIDAR设备504的接收器(未示出)接收的光通过该视场传播。例如，LIDAR设备504可以使用对准装置560(例如，机械臂等)安装到安装平台502，或者任何其他设备(例如，机械工具等)。接下来，相机506可以相对于LIDAR设备504位于给定位置，使得相机506可以获得LIDAR设备504的接收器(未示出)的图像和/或由LIDAR设备504的发送器(未示出)发射的光。
继续该场景，相机506然后对于由LIDAR设备504发射的光的光源波长(例如，905纳米)可以被聚焦到的无穷远处。接下来，滤光器508可以位于沿着LIDAR设备504的FOV***LIDAR设备504和相机506之间的第一位置处。例如，致动器512可以被配置为将滤光器508移动到图5所示的第一位置处。
继续该场景，***500然后可以使LIDAR设备504的发送器(未示出)通过滤光器508并朝着相机506发射一个或多个光束。通过示例返回参考图1B，光束可以对应于传播出透镜150的光束104a-c。接下来，相机506可以获得由LIDAR设备504发射的光束的第一图像。继续图1B的示例，第一图像可以指示LIDAR设备100中光源122a-c的光源位置。在场景的该点处，***然后可以使LIDAR设备504停止发射光束。
继续该场景，***然后可以使得致动器512将滤光器508移动到第二位置，在该第二位置，滤光器508没有***相机506和LIDAR 504之间。反过来，相机506可以获得第二图像。第二图像可以指示LIDAR设备504的接收器(未示出)中检测器的检测器位置。通过示例返回参考图1B，第二图像可以表示检测器132a-c的检测器位置，该检测器位置经由反射镜142和透镜150对于相机506是可视的。
继续该场景，***500然后可以基于第一图像和第二图像确定至少一个偏移。在一个实例中，至少一个偏移可以包括LIDAR设备504的相邻光源和/或相邻检测器之间的距离。在另一实例中，至少一个偏移可以包括由LIDAR设备504中的光源发射的光束和LIDAR设备504的对应检测器之间的距离。其他偏移也是可能的。
在该场景中，对准装置560(例如，机械臂等)可以经由操纵器562或者经由一个或多个其他操纵器(未示出)耦合到LIDAR设备504的发送器(未示出)和/或接收器(未示出)。对准装置560然后可以根据所确定的至少一个或多个偏移来调整发送器和接收器之间的相对位置。
LIDAR设备504的发送器和/或接收器可以具有六个自由度(DOF)。六个DOF中的三个是平移的：向前/向后(例如，沿着延伸穿过LIDAR设备504和相机506的z轴线性地)、向上/向下(例如，沿着垂直于z轴的y轴线性地)和向左/向右(例如，沿着垂直于z轴和y轴的x轴线性地)。此外，六个DOF中的三个是旋转的：俯仰(例如，绕x轴旋转)、偏航(例如，绕y轴旋转)和滚动(例如，绕z轴旋转)。
因此，继续该场景，***500可以通过与以上讨论一致调整其向前/向后位置、向上/向下位置、向左/向右位置、俯仰、偏航和/或滚动来调整LIDAR设备504中发送器和/或接收器的安装位置。例如，通过该过程，***500可以将LIDAR设备504的发送器中的一个或多个光源与LIDAR设备504的接收器中的一个或多个对应检测器对准。
在一些实施例中，***500然后可以将操纵器562与LIDAR设备504解耦，并且LIDAR设备504中的发送器/接收器布置可以被配置为保持在由对准装置560执行的对准(例如，相对位置)处。举例来说，***500可以施加环氧树脂或其他粘合剂，以将LIDAR设备504的发送器和/或接收器维持在各自对准的(多个)相对安装位置。在一个实施方式中，操纵器562可以保持耦合到LIDAR设备504，直到粘合剂固化。然而，用于维持LIDAR设备504的发送器和接收器之间的相对位置的其他工艺也是可能的。例如，LIDAR设备504的发送器和/或接收器可以使用螺栓、螺钉以及其他可能性紧固到LIDAR设备504的外壳。
注意，以上呈现的场景仅用于示例性目的。可以包括***500的一些或所有组件、或者可以包括比所描述的附加的或更少的过程的其他场景也是可能的。该场景的示例变化的非穷尽列表如下所示。
在第一示例中，***500可以不包括滤光器508。例如，相机506可以被配置为在滤光器508不***相机506和LIDAR设备504之间的情况下获得第一图像和第二图像。
在第二示例中，相机506和滤光器508可以与LIDAR设备504分开安装。例如，***500可以在装配线中实施，其中诸如LIDAR设备504的多个LIDAR设备位于装配带上。在这种实例中，相机506、滤光器508和机械臂560可以独立地安装在装配带附近，并且可以执行与上述场景类似的功能来校准装配线中的每个LIDAR设备。
在第三示例中，LIDAR设备504的接收器(例如，类似于接收器430等)可以由类似于辅助光源470的辅助光源(未示出)来照明。例如，在由LIDAR设备504发射的激光束的第一图像被相机506捕获时，以及在接收器的第二图像也被捕获时，滤光器508可以保持***LIDAR设备504和相机506之间。在这种实例中，由于辅助光源利用通过滤光器508可见的光源波长的光照明，LIDAR设备504的接收器将通过滤光器508对相机506是可视的。
在第四示例中，LIDAR设备504可以被配置为在相机506捕获第一图像和第二图像时继续发射光。例如，滤光器508可以替代地或附加地衰减具有由LIDAR设备504的光源发射的光源波长的光束。
在第五示例中，相机506可以被配置为捕获单个图像，而不是第一图像和第二图像。单个图像可以指示LIDAR设备504中光源的光源位置和LIDAR设备504中检测器的检测器位置两者。通过示例返回参考图1B，单个图像可以捕获光束104a-c和从检测器132a-c反射离开的光两者。如在上面的第三示例中，LIDAR设备504的接收器可以由辅助光源照明，使得其中的检测器可以通过滤光器508是可视的。
在第六示例中，与***400的描述一致地，滤光器508(和/或安装结构510)可以由孔径选择器(未示出)代替，该孔径选择器被致动(例如，经由致动器512)以将多个滤光器之一***相机506和LIDAR设备504之间。例如，每个滤光器可以在不同的位置限定不同的孔径。反过来，由相机506使用不同孔径获得的多个图像可能由于相关联的孔径而表现出不同的失真。因此，***500可以基于这样的失真来确定LIDAR设备504中的光源和光检测器之间的对准偏移。
图6A示出了根据示例实施例的第一配置中的孔径选择器600。在一些示例中，代替滤光器508或除滤光器508之外，孔径选择器600可以与***500一起使用。如图所示，选择器600包括可旋转结构610，该可旋转结构610包括相对于彼此处于特定布置的多个窗口608、618和628。例如，可旋转结构610可以类似于***400的可旋转结构410。
因此，窗口608、618、620可以包括类似于一个或多个滤光器/孔径408的一个或多个滤光器(和/或孔径)。为此，可旋转结构610可以被致动(例如，经由致动器412或512)到与***LIDAR设备404和相机406之间的窗口608、618、628之一相关联的特定配置。为了促进这一点，例如，致动器(412或512)可以被配置为围绕轴630(指向页面之外)旋转可旋转结构610。
作为例如图5中描述的场景的变型，图6A中示出的第一配置可以对应于与***LIDAR设备504和相机506之间的窗口608相关联的可旋转结构610(围绕轴630)的朝向。例如，在所示的第一配置中，延伸穿过LIDAR 504和相机506的轴640(指向页面之外)可以与窗口608相交。在一个实施方式中，轴640可以对应于相机506的光轴。在这种场景中，LIDAR504的发送器可以在选择器600处于第一配置(示出)时，通过窗口608朝着相机506发射光。在LIDAR 504正发射光时，然后，相机506可以捕获指示被包括在LIDAR设备504的发送器中的光源的光源位置的图像。
为了促进这一点，在一个示例中，窗口608可以包括滤光器(例如，(多个)滤光器408、508等)，该滤光器衰减包括由LIDAR 504的光源发射的光的光源波长的波长范围内的光。通过这样做，例如，滤光器608可以防止由于由LIDAR 504的发送器发射的光的高强度而损坏相机506。在另一示例中，窗口608可以可替代地包括腔(例如，孔、开口等)，该腔允许发射光穿过选择器600朝着相机506传播。其他示例也是可能的。
接下来，在该场景中，选择器600可以被调整到第二配置，其中窗口618***LIDAR504和相机506之间。例如，致动器(412或512)可以围绕轴630将可旋转结构610旋转到其中轴640与窗口618而不是窗口608相交的第二配置。
图6B示出了第二配置中的选择器600。例如，如图所示，窗口618可以包括滤光器，该滤光器在相对于轴640(和相机506)的第一位置处限定第一孔径618a。例如，第一孔径618a可以对应于具有不同于滤光器618的其他(例如，相邻)区域的光透射特性的滤光器618的区域。在一个示例中，区域618a可以对应于在滤光器618的不透明材料内的腔(例如，孔、开口、狭缝等)。在另一示例中，替代不透明材料，与孔径618a相邻的滤光器618的区域可以具有衰减具有由LIDAR 504(和/或辅助光源470)发射的光的光源波长的光的材料特性。
继续该场景，例如，当选择器600处于图6B的第二配置时，辅助光源470可以以光源波长照明LIDAR设备(例如，404、504等)的接收器(例如，430)。被照明的接收器然后可以由相机506通过孔径618成像。因此，相机506可以捕获指示LIDAR设备504中光检测器的失真的位置的另一图像。例如，由于孔径618a相对于相机506的光轴640的偏移位置，从更靠近孔径618a的光检测器传播的光可能与从更远离孔径618a的光检测器传播的光不同地被聚焦。
接下来，在该场景中，选择器600可以被调整到第三配置，其中窗口628***LIDAR504和相机506之间。例如，致动器(412或512)可以围绕轴630将可旋转结构610旋转到其中轴640与窗口628而不是窗口618相交的第三配置。
图6C示出了第三配置中的选择器600。例如，如图所示，窗口628可以包括滤光器，该滤光器在相对于轴640(和相机506)的第一位置处限定第二孔径628a。例如，第二孔径628a可以对应于具有不同于滤光器628的其他(例如，相邻)区域的光透射特性的滤光器628的区域。在一个示例中，区域628a可以对应于在滤光器628的不透明材料内的腔(例如，孔、开口、狭缝等)。在另一示例中，替代不透明材料，与孔径628a相邻的滤光器628的区域可以具有衰减具有由LIDAR 504(和/或辅助光源470)发射的光的光源波长的光的材料特性。
继续该场景，当选择器600处于图6C的第三配置时，辅助光源470可以照明LIDAR设备(例如，404、504等)的接收器(例如，430)。被照明的接收器然后可以由相机506通过孔径628成像。因此，相机506可以捕获指示LIDAR设备504中光检测器的不同失真的位置的又一图像。例如，由于孔径628a相对于相机506的光轴640的不同偏移位置(与图6B所示的孔径618a的位置相比)，从更靠近孔径628a的光检测器传播的光可能与从更远离孔径628a的光检测器传播的光不同地被聚焦。
接下来，在该场景中，***500可以比较根据图6A、6B、6C的配置捕获的图像，以确定LIDAR设备的发送器和接收器之间的对准偏移。例如，取决于检测器是定位在离相机506更近还是更远，由孔径618a和628a引起的失真之间的差异对于每个检测器可以变化。因此，在一个示例中，深度未对准可以与(通过孔径618a和628a获得的)失真的图像中的检测器位置与(通过滤光器608获得的)发射光束的图像中的光源位置之间的重叠程度相关联。在另一示例中，水平、垂直、滚动、俯仰和/或偏航未对准也可以基于在经由孔径618a和628a获得的图像中指示的偏移检测器位置之间的差异来确定。其他示例也是可能的，并且在本文的示例性实施例中进行了更详细的描述。
注意，图6A-6C中示出的孔径选择器600和/或其组件的形状、结构和大小仅是为了示例而示出的，并不一定按比例绘制。孔径选择器600的其他配置也是可能的。例如，作为可旋转结构610的替代或附加，选择器600可以包括诸如例如以堆叠布置的滤光器(或窗口)的集合，并且选择器600可以致动***LIDAR 504和相机506之间的滤光器中相应的一个，以用于捕获对应的图像。作为另一示例，孔径618a、628b可以具有与所示出的形状不同的形状(例如圆形等)。其他示例也是可能的。
此外，尽管选择器600被示出为包括三个窗口608、618、628，但是在一些示例中，选择器600可以包括更少或更多的窗口。例如，当另一窗口(未示出)***LIDAR 504和相机506之间时，所述另一窗口可以包括基本垂直于孔径618a、628a的孔径。其他示例也是可能的。
III.示例方法和计算机可读介质
图7是根据示例实施例的方法700的流程图。例如，图7所示的方法700呈现了可以利用设备100、220、330，***400、500和/或孔径选择器600中的任何一个使用的方法的实施例。如框702-706中的一个或多个所示，方法700可以包括一个或多个操作、功能或动作。尽管这些块是以顺序示出的，但是在一些实例中，这些块可以并行和/或以不同于本文描述的次序执行。此外，各种块可以基于期望的实施方式被组合成更少的块、被划分成附加的块、和/或被移除。
此外，对于本文公开的方法700以及其他过程和方法，流程图示出了本实施例的一种可能实施方式的功能和操作。在这点上，每个块可以表示模块、分段、制造或操作过程的一部分或程序代码的一部分，其包括可由处理器运行以用于实施过程中的特定逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，例如，诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如，诸如如同寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)的短时间存储数据的计算机可读介质。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，诸如二级或永久长期存储装置，如同例如只读存储器(Random Access Memory，RAM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(compact-disc read only memory，CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其他易失性或非易失性存储***。计算机可读介质可以被认为是例如计算机可读存储介质、或者有形存储设备。
此外，对于本文公开的方法700以及其他过程和方法，图7中的每个块可以表示被有线连接以在过程中执行特定逻辑功能的电路。
在框702处，方法700包括使用相对于LIDAR设备位于给定位置处的相机获得多个图像。该多个图像可以包括当第一孔径***相机和LIDAR设备之间时获得的第一图像，以及当第二孔径***相机和LIDAR设备之间时获得的第二图像。
例如，***500可以使用相对于LIDAR设备504位于给定位置(如图5所示)处的相机506获得多个图像。此外，与以上讨论一致地，第一图像可以对应于当第一孔径618a***相机506和LIDAR 504之间时捕获的图像，并且第二图像可以对应于当第二孔径628a***相机506和LIDAR 504之间时捕获的图像。然而，在一些实施例中，第二图像可以对应于在第一或第二孔径都不***相机和LIDAR之间时捕获的图像。例如，多个图像可以替代地包括在孔径***相机和LIDAR设备之间的情况下的仅一个图像，以及没有孔径***相机和LIDAR设备之间的情况下捕获的一个或多个图像。
在一些实施方式中，方法700可以包括将相机定位在给定位置，在该给定位置处，相机可以对由一个或多个光源发射的光束成像，并且可以对一个或多个检测器成像。举例来说，给定位置可以类似于***500的相机506的位置。例如，相机的视场可以与其中从一个或多个光源发射的光从LIDAR设备传播离开的、LIDAR设备的FOV对准。
此外，在一些示例中，LIDAR设备可以包括：包括一个或多个光源(例如，光源422)的发送器(例如，发送器420)、以及包括一个或多个光检测器(例如，检测器432)的接收器(例如，接收器430)。
为此，在一些实施方式中，方法700可以包括在光检测和测距(light detectionand ranging，LIDAR)设备中安装发送器和接收器，以提供发送器和接收器之间的相对位置。此外，在一些实例中，发送器可以包括被配置为发射光源波长的光的一个或多个光源，并且接收器可以包括被配置为检测光源波长的光的一个或多个检测器。在一个实施例中，光源波长是905nm。在其他实施例中，光源波长可以是任何其他波长(例如，红外线、紫外线、x射线、可见光等)。
在一个示例中，发送器和接收器可以由机械臂(例如，对准装置460、560等)安装到LIDAR设备的外壳(例如，外壳110等)中以提供相对位置。例如，相对位置可以与图1B的发送器120和接收器130的安装位置相关。在另一示例中，发送器和接收器的安装可以由除对准装置460或560之外的设备来执行。例如，安装可以对应于***对已经安装在LIDAR设备中的发送器和接收器执行方法700的对准(例如，相对位置的调整)。
在一些示例中，LIDAR设备还可以包括透镜，该透镜被配置为(i)引导或准直从一个或多个光源发射的光，以及(ii)将朝着LIDAR设备传播的光聚焦到一个或多个检测器上，例如类似于透镜150。在其他示例中，LIDAR设备可以包括用于发射光的准直/定向的发送透镜和用于聚焦接收光的接收透镜。
在一些示例中，在框702处(当第一孔径***相机和LIDAR设备之间时)获得的第一图像可以指示接收器中的一个或多个光检测器的第一检测器位置，并且第二图像可以指示接收器中的一个或多个光检测器的第二检测器位置。通过示例返回参考图1B，第一图像(和/或第二图像)可以表示经由透镜150和反射镜142对相机可视的检测器132a-c。
此外，与以上讨论一致，由第一图像指示的第一检测器位置可以基于第一孔径的第一位置偏移(例如，失真)。例如，在第一孔径对应于图6B的孔径618a的情况下，第一图像可以沿着延伸穿过孔径618a和相机轴640的线在特定方向上失真。因此，例如，第一图像中的第一检测器位置可能沿着由第一孔径引起的失真的方向失真(例如，偏移等)。
类似地，由第二图像指示的第二检测器位置可以基于第二孔径的第二位置偏移(例如，失真)。例如，如图6B和6C所示，孔径618a和628a(当***相机和LIDAR之间时)相对于轴640对称布置。因此，例如，在第二孔径对应于图6C的孔径628a的情况下，第二图像可以沿着延伸穿过孔径628a和相机轴640的线在相反方向(与第一图像相比)上失真。
在一些实施方式中，方法700可以包括在(LIDAR发送器的)一个或多个光源不发射(由LIDAR发送器发射的)光源波长的光时获得第一图像(和/或第二图像)。例如，***400可以降低一个或多个光源422的功率和/或向LIDAR设备404提供指令以在相机406捕获第一图像(和/或第二图像)时停止发射光束424。
然而，在其他实施方式中，方法700可以包括在一个或多个光源正发射光源波长的光时获得第一图像(和/或第二图像)。例如，当相机正捕获第一图像(和/或第二图像)时，滤光器(例如，滤光器618、628)可以***相机和LIDAR设备之间，并且滤光器可以被配置为衰减由一个或多个光源发射的光源波长的光。在这种实例中，在滤光器衰减由一个或多个光源发射的光束(例如，光束424)时，执行方法700的***然后可以获得第一图像(和/或第二图像)。
在一些实施方式中，方法700可以包括在用来自辅助光源(例如，辅助光源460)的光源波长的光照明一个或多个检测器时获得第一图像(和/或第二图像)。在一个示例中，对于光源波长，相机可以聚焦在无穷远处。在另一示例中，***相机和LIDAR设备之间的滤光器可以被配置为衰减其波长不同于光源波长的光。在这两个示例中，辅助光源可以照明一个或多个检测器，使得当捕获第一图像(和/或第二图像)时，具有光源波长的照明光的反射可被相机观察到。因此，在一些示例中，方法700可以包括(例如，由控制器480)使得辅助光源利用具有由(LIDAR设备的)发送器发射的光的光源波长的光来照明(LIDAR设备的)接收器，并且在接收器被辅助光源照明时获得第一图像(和/或第二图像)。
在一些实施方式中，方法700可以包括获得指示LIDAR设备中的一个或多个光源的光源位置的第三图像。例如，第三图像可以使用位于给定位置的相机(并且替代地，当相机聚焦在无穷远处时)获得。通过示例返回参考图1B，光源122a-c的光源位置可以根据发送器120的特定朝向和位置而变化。反过来，光束104a-c的传播方向也可以变化，并且这种变化可以由相机获得的第三图像中的像素来表示。
在一些实施方式中，方法700可以包括在一个或多个光源发射光源波长的光时获得第三图像。例如，***400可以向LIDAR设备404提供功率和/或指令以发射光源波长的光，并且可以向相机406提供指令以在一个或多个光源发射光时捕获第三图像。此外，在一些实例中，***可以向相机提供指令以对于光源波长将其焦点调整到无穷远。替代地，例如，相机可以被配置为在捕获第三图像之前具有焦点。
在一些实施方式中，方法700可以包括在滤光器***相机和LIDAR设备的一个或多个光源之间时获得第三图像。例如，滤光器可以类似于滤光器408、508、608、618、628等。在一个示例中，滤光器可以被配置为衰减其波长不同于从LIDAR设备中的光源发射的光(例如，光束424)的光源波长的光。在该示例中，第三图像可能更适合于表示光源波长的发射光束相对于其他光源(例如，背景光等)的特征。在另一示例中，滤光器可以附加地或替代地被配置为衰减包括光源波长的波长范围内的光。在这个示例中，滤光器可以降低发射光的强度，以保护相机的组件。此外，在该示例中，滤光器可以减少具有接近光源波长的波长的、朝着相机传播的光的量。反过来，例如，第三图像中表示具有光源波长的发射光束的像素可以容易地与具有接近的波长的周围像素形成对比。
在一些实施方式中，方法700可以包括使得致动器定位多个滤光器中的至少一个过滤器。多个滤光器可以包括，例如，具有与第一孔径相对应的第一区域的第一滤光器和具有与第二孔径相对应的第二区域的第二滤光器。在一种方案中，***400可以使得致动器412操纵孔径选择器，诸如例如选择器600，从而使得多个滤光器之一***LIDAR设备和相机之间。例如，在框702处获得第一图像之前，致动器412可以围绕轴630旋转可旋转结构610，直到具有第一孔径618a的第一滤光器618***相机和LIDAR设备之间(如图6B所示)。在该示例中，在框702处获得第二图像之前，致动器412可以旋转可旋转结构610，直到具有第二孔径628a的第二滤光器628***相机和LIDAR设备之间。
因此，在一些实施方式中，使得致动器定位多个滤光器中的至少一个滤光器包括，在获得第一图像之前，使得致动器根据与***相机和LIDAR设备之间的第一滤光器(例如，滤光器618)相关联的第一配置(例如，图6B的配置)来布置多个滤光器。在这些实施方式中，使得致动器定位多个滤光器中的至少一个滤光器还包括，在获得第二图像之前，使得致动器根据与***相机和LIDAR设备之间的第二滤光器相关联的第二配置(例如，图6C的配置)来布置多个滤光器。
在框704处，方法700包括比较多个图像。例如，第一图像可以指示LIDAR接收器中的一个或多个光检测器的第一检测器位置，并且第二图像可以指示一个或多个光检测器的第二检测器位置。因此，在一些实施方式中，框704处的比较可以包括比较由第一图像指示的第一检测器位置与由第二图像指示的第二检测器位置。
此外，在一些实施方式中，比较第一检测器位置与第二检测器位置可以包括，比较第一图像中与给定光检测器相关联的一个或多个图像像素的位置与第二图像中与该给定光检测器相关联的一个或多个相应图像像素的位置。例如，在图6B-6C的场景中，其中第一孔径618a和第二孔径628a被配置为(在分别***相机和LIDAR之间时)与相机轴640处于相反的方向，特定光检测器的第一检测器位置和该特定光检测器的第二检测器位置之间的差异可以指示深度偏移(例如，特定检测器离相机有多远)、平移偏移(例如，沿着在两个孔径618a、628a之间延伸的轴)或旋转偏移(例如，滚动、俯仰、偏航等)。
此外，在一些示例中，(例如，在图6A的场景中，当窗口608***相机和LIDAR之间时获得的)第三图像指示LIDAR发送器中的一个或多个光源的光源位置。因此，在一些实施方式中，框704处的比较还可以包括比较由第二图像指示的第一检测器位置、由第二图像指示的第二检测器位置以及在第三图像中指示的光源位置。例如，在图6A-6C的场景中，(特定光检测器的)第一检测器位置、(该特定光检测器的)第二检测器位置和(对应光源的)光源位置之间的重叠程度可以指示特定光检测器相对于对应光源的深度偏移(例如，沿着轴640)。
在一些示例中，LIDAR设备中接收器的一个或多个光检测器可以包括一个或多个雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)。APD可以具有当根据第一偏压配置(例如，流经APD的电流的第一方向)连接到电源时发射光以及当根据第二偏压配置(例如，流经APD的电流的相反方向)连接到电源时检测光的特性。因此，在一些实施方式中，方法700可以包括，在获得第一图像(和/或第二图像)时，使得一个或多个APD根据使得一个或多个APD发射光的给定偏压配置来操作。通过这样做，例如，与检测器位置相关联的第一图像(和/或第二图像)中的像素可以与周围像素更精确地形成对比。结果，例如，第一图像(和/或第二图像)中的检测器位置可以由在框704处比较多个图像的示例***(例如，***400等)更精确地估计。
在框706处，方法700包括基于比较来确定LIDAR设备的发送器和接收器之间的一个或多个对准偏移。与以上讨论一致，例如，方法700的***可以在框706处基于与特定光检测器和对应光源相关联的(在第一、第二和/或第三图像中指示的)像素位置的比较来确定一个或多个对准偏移。
在一些实施方式中，方法700可以包括基于(由第三图像指示的)光源位置和(由第一图像和/或第二图像指示的)检测器位置来确定至少一个距离偏移。
在第一示例中，至少一个距离偏移可以包括与特定光源相关联的第三图像的相邻区域之间的距离。在第二示例中，至少一个偏移可以包括由第一图像指示的特定检测器的第一(例如，失真的)检测器位置和由第二图像指示的该特定检测器的第二检测器位置之间的距离。在第三示例中，至少一个偏移可以包括与特定检测器相关联的第一图像(或第二图像)的相邻区域之间的距离。在第四示例中，至少一个偏移可以包括与给定光源相关联的第三图像的区域和与对应检测器相关联的第一图像(和/或第二图像)的区域之间的偏移。
在这些示例中，偏移可以具有水平分量和垂直分量，或者可以仅仅是各个区域之间的距离(例如，像素数量)。
在一些实施方式中，方法700可以包括基于覆盖第一图像、第二图像和/或第三图像来生成合成图像。在这些示例中，可以基于与光源相关联的合成图像中的一个或多个像素和与对应检测器相关联的合成图像中的一个或多个像素之间的间隔来确定至少一个偏移。例如，合成图像可以包括光源位置的指示(基于第三图像中的(多个)像素)以及第一检测器位置的指示(基于第一图像中的(多个)像素)和第二检测器位置的指示(基于第二图像中的(多个)像素)。
在一些实施方式中，方法700可以包括经由显示器提供一个或多个对准偏移的指示。例如，***400可以操作显示器464来显示合成图像或其部分(例如，显示被两个圆覆盖的光源图像，这两个圆示出由经由两个孔径获得的相应两个图像指示的对应检测器的检测器位置)。作为另一示例，***400可以显示一个或多个对准偏移的图形图示(例如，指示一个或多个对准偏移和(多个)图像中检测器的位置之间关系的散点图或曲线)。其他示例也是可能的。
在一些实施方式中，方法700可以包括基于一个或多个确定的对准偏移来调整LIDAR设备中发送器和/或接收器的安装位置。在一个示例实施例中，***400的控制器480可以向对准装置460提供信号，该信号使得对准装置460调整LIDAR设备404中的发送器420和/或接收器430的安装位置。因此，在一些实施方式中，方法700可以包括(例如，由控制器480)引起(LIDAR设备的)发送器或接收器中的至少一个的安装位置的调整。
举例来说，机械臂或其他设备(例如，对准装置460、560等)可以耦合到发送器和/或接收器以调整相对位置。例如，机械臂可以线性平移耦合组件和/或绕轴旋转耦合组件。因此，在一些实施方式中，方法700可以包括通过围绕轴旋转接收器来调整发送器和接收器之间的相对位置。附加地或替代地，在一些实施方式中，方法700可以包括通过围绕轴旋转发送器来调整相对位置。
调整发送器和/或接收器的安装位置可以有益地减少一个或多个对准偏移。例如，在一个或多个对准偏移包括光源和对应检测器之间的偏移的情况下，发送器和接收器之间相对位置的调整可以减小将光源与检测器对准的偏移。在其他示例中，调整发送器和接收器之间的相对位置使得一个或多个对准偏移中的至少一个对应于特定偏移。例如，在一个或多个对准偏移包括两个相邻光源之间的偏移的情况下，相对位置的调整可以导致偏移对应于特定偏移。
图8示出了根据示例实施例的指示LIDAR设备的发送器中光源的光源位置的图像800。例如，图像800可以类似于方法700的框702处描述的第三图像。通过示例返回参考图2，图像800中示出的区域802、804、806可以分别对应于由发送器220的光源222a、222b、222c(或不同LIDAR发送器配置的任何其他光源)发射的光束202a、202b、202c。
图9示出了根据示例实施例的指示LIDAR设备的接收器中的光检测器的失真的检测器位置的图像900。例如，图像900可以类似于方法700的框702处描述的(例如，当第一孔径618a***相机和LIDAR之间时获得的)第一图像(例如，当第一孔径618a***相机和LIDAR之间时获得)。通过示例返回参考图3A，图像900的区域902、904、906可以分别对应于接收器330的检测器332a、332b和332c(或不同LIDAR接收器配置的任何其他检测器)。
图10示出了根据示例实施例的指示LIDAR设备的接收器中的光检测器的失真的检测器位置的另一图像1000。例如，图像1000可以类似于方法700的框702处描述的(例如，当第二孔径628a***相机和LIDAR之间时获得的图像的)第二图像(例如，当第二孔径628a***相机和LIDAR之间时获得的图像)。通过示例返回参考图3A，图像1000的区域1002、1004、1006可以分别对应于接收器330的检测器332a、332b和332c(或不同LIDAR接收器配置的任何其他检测器)。注意，为了便于描述，LIDAR接收器的组件(例如，布线、PCB表面等)中的一些可以从图像900和1000的图示中省略。
与以上讨论一致，图像900中指示的一个或多个检测器的像素位置(和/或大小、形状等)不同于图像1000中指示的相同一个或多个检测器的像素位置。例如，如图9和10所示，与图像900的区域902、904、906相关联的检测器的像素位置不同于与区域1002、1004、1006相关联的相同检测器的像素位置。如上所述，这种差异可以基于相应检测器和相机之间的距离以及通过其捕获图像900、1000的相应孔径(例如，618a、628a)的位置。
注意，对于图8-10中所示的光源和/或发送器指示的数量、位置、大小和外观仅仅是为了便于描述。因此，在各种示例中，取决于成像的LIDAR设备的特定配置，数量、位置、大小和外观可以不同于图8-10所示的表示。
图11是根据示例实施例的基于多个图像的比较确定的对准偏移的第一图示1100。在图11的网格表示中，每个网格单元可以对应于包含与来自对应光源的相应光束相关联的(多个)像素的图像800的一部分。另外，图示1100中的每个网格单元覆盖有与对应检测器相关联的图像900中的像素位置的指示(例如，实线圆/椭圆等)。此外，每个网格单元还覆盖有与对应检测器相关联的图像1000中的像素位置的指示(例如，虚线圆/椭圆等)。例如，如图所示，网格单元1102可以基于图像区域802、902和1002，网格单元1104可以基于图像区域804、904和1004，并且网格单元1106可以基于图像区域806、906和1006。
通过示例返回参考图9，考虑其中由图像900表示的接收器具有延伸出页面的z轴、在与图像900的短边相对应的方向上延伸的y轴和在与图像900的长边相对应的方向上延伸的x轴的场景。
通过示例返回参考图1B，反射光束108被透镜150沿着接收器130的z轴聚焦到焦面上，该焦面离接收器130的当前z位置(例如，焦面138)更近或更远。在这种实例中，发送器120和接收器130之间的深度对准偏移(沿着z轴)可以基于图示1100中所示的信息来确定。一方面，随着接收器130的z位置接近由透镜150限定的焦面，光束像素(例如，区域802、804、806等)将变得更接近指示图像900中的第一检测器位置(例如，区域902、904、906等)的圆(实线)、以及指示图像1000中的第二检测器位置(例如，区域1002、1004、1006等)的圆(虚线)，或者更大程度地与之重叠。另一方面，随着接收器130的z位置(例如，焦面138)远离由透镜150限定的焦面(无论是在z轴上的正方向还是负方向)，两种相应圆和对应光源像素之间的距离将增加。
因此，在一些实施方式中，示例方法(例如，方法700)可以包括确定具有至少部分重叠相应光源位置(由图像800指示)的第一检测器位置(由图像900指示)和第二检测器位置(由图像1000指示)的光检测器的数量，并且基于所确定的光检测器的数量来确定一个或多个深度对准偏移。替代地，例如，示例方法可以包括基于所确定的光检测器的数量的和图像900或图像1000中指示的光检测器的总和之间的比较来确定一个或多个深度对准偏移。例如，***400可以调整接收器(和/或发送器)的z位置，直到图示1100中至少多于阈值数量的网格单元匹配该条件。取决于与LIDAR设备相关联的各种设计和/或配置因素，该阈值，例如，可以对应于50％、70％、90％或匹配条件的任何其他阈值数量的网格单元。
在一些示例中，可以(例如，通过显示器464)显示图11所示的网格表示(或其部分)。在其他示例中，图示1100中表示的信息可以被计算并用于操作对准装置(例如，460、560等)与以上讨论一致地调整相关联的LIDAR发送器和/或接收器的安装位置。
图12是根据示例实施例的基于多个图像的比较确定的对准偏移的第二图示1200。例如，散点图表示1200可以表示以下关系：(i)在图像900中指示的第一检测器位置(例如，网格1100中的实线椭圆)和在图像1000中指示的对应第二检测器位置(例如，网格1100的虚线椭圆)之间的像素距离；相对于(ii)在图像900和/或1000中检测器的像素位置。
像素距离(轴1202)可以是垂直像素距离(例如，沿着图像900、1000的短边)、水平像素距离(例如，沿着图像900、1000的长边)、或者最短距离(例如，沿着图1100的实线椭圆和虚线椭圆之间的最短路径的像素数量)以及其他可能性。此外，像素位置(例如，轴1204)可以对应于水平位置(例如，沿着图像900、1000的长边)，或者垂直位置(例如，沿着图像900、1000的短边)，以及其他可能性。
为了举例，垂直轴1202可以对应于第一检测器位置和第二检测器位置之间的垂直距离，水平轴1204可以对应于图像900或1000中的一个中的检测器的水平像素位置。然而，其他示例是可能的。
为了便于描述，拟合曲线1206(例如，趋势线、最佳拟合曲线等)可以基于散点图1200中的至少一些点。通过示例返回参考图3A，曲线1206可以指示接收器330的水平端附近的检测器(例如，检测器332a和332c)与沿着轴1202的相对高的正偏移相关联，并且接收器330的中间附近的检测器(例如，检测器332b)与沿着轴1202的相对高的负偏移相关联。例如，由于接收器130中检测器132a-c的弯曲焦面138，接收器130端部附近的检测器(例如，接收器330的检测器332a、332c)可以相对更靠近获得图像900和1000的相机。结果，这些检测器可以与它们在图像900和1000中对应位置之间的高度差相关联。类似地，接收器130中心附近的检测器(例如，接收器330的检测器332b)也可以与它们在图像900和100中相应位置之间的高度差相关联。因此，例如，相机的焦距(或其倍数)可以对应于与图像900和1000中的像素位置之间的零差相关联的线1208。然而，应当注意，在一些示例中，检测器132a-132c(和/或332a-332c)的焦面可以不同(例如，线性的、平坦的等)，并且因此曲线1206的形状也可以不同。
此外，如图所示，线1210可以表示检测器位置之间的最大阈值像素距离(由拟合曲线1206指示)，线1212可以表示最小阈值像素距离(由曲线1206指示)。如图所示，最大阈值1210和最小阈值1212不一定对应于散点图1200中测量的最大值。例如，如图所示，图1200中的一些点(例如，点121)可以从阈值1210和1212的确定中省略。
在示例实施方式中，***400可以基于图12所示的信息来确定和/或调整LIDAR设备404的发送器420和接收器430的安装位置之间的一个或多个对准偏移。例如，(线1208和1210之间的)距离1214和/或(线1208和1212之间的)距离1216可以指示在沿y轴方向(例如，图像900、1000的短边)上发送器和接收器之间的未对准误差(例如，对准偏移)。因此，示例方法可以包括基于与高于或低于特定阈值(诸如与线1208、1210、1212等相关联的任何阈值)的像素距离(例如，轴1202)相关联的检测器的数量来调整发送器和/或接收器的垂直安装位置(例如，沿着y轴)。
图13示出了根据示例实施例的这种y轴未对准的场景。图13的图示1300可以类似于图示1200。然而，在图13中，与图12的场景相比更多的检测器与负像素距离相关联。因此，示例***可以在接收器的y方向上(例如，沿着图像900、1000的短边)调整安装位置，以减少由图示1300指示的y轴对准偏移(或误差)。
此外，在图13的场景中，与由图12的曲线1206所指示的类似检测器相比，曲线1306似乎朝着具有更高像素位置的检测器(例如，图像900、1000的右边缘附近)偏斜。因此，这可以指示偏航未对准(例如，接收器围绕y轴的旋转)，该偏航未对准使接收器的第一(水平)端比接收器的相对(水平)端更靠近相机。
作为上述场景的变型，如果图1300的垂直轴1302代替指示由图像900和1000指示的第一检测器位置和第二检测器位置之间的水平像素距离，则图13中所示的未对准可以对应于发送器和接收器之间的水平未对准(例如，沿着接收器的x轴)、以及俯仰未对准(例如，接收器围绕接收器的x轴旋转)。
图14示出了根据示例实施例的LIDAR发送器和LIDAR接收器之间的滚动对准偏移的场景。在示例场景中，图示1400中的散点图可以类似于图示1200和1300的散点图。例如，垂直轴1402可以对应于由图像900、100指示的第一检测器位置和第二检测器位置之间的像素距离(例如，垂直像素距离)，并且水平轴1404可以对应于对应检测器的水平像素位置。
如图14的场景所示，曲线1406具有多个最小和一个最大。这些偏移测量可以指示接收器130的滚动朝向(例如，接收器围绕z轴的旋转)可以不同于由透镜150限定的光束108a-c的滚动朝向。例如，由于焦面128的弯曲形状，由于接收器130的滚动偏移，与相机距离相同的多个检测器在图像900和/或1000中可以具有相同的水平位置。因此，示例***可以响应性地调整接收器130的安装位置。其他示例对准偏移确定也是可能的。
IV.结论
应当理解，本文描述的布置仅仅是为了示例的目的。这样，本领域技术人员将会理解，其他布置和其他元件(例如，机器、接口、功能、次序和功能分组等)可以替代使用，并且可以根据期望的结果完全省略一些元素。此外，所描述的许多元件是功能实体，该功能实体可以以任何合适的组合和位置作为离散的或分布式的组件实施或者与其他组件结合实施；或者可以组合被描述为独立结构的其他结构元件。虽然本文已经公开了各种方面和实施例，但是其他方面和实施例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。本文公开的各种方面和实施例是为了说明的目的，而不意图是限制性的，其中真正的范围由所附权利要求以及这些权利要求所授权的等同物的全部范围来指示。还应当理解，本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施例，而不意图是限制性的。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
使用相对于光检测和测距(LIDAR)设备位于给定位置的相机获得多个图像，其中LIDAR设备包括包含一个或多个光源的发送器和包含一个或多个光检测器的接收器，并且其中获得所述多个图像包括：
当第一孔径在相对于相机的第一位置处***相机和LIDAR设备之间时，获得第一图像，以及
当第二孔径在相对于相机的第二位置处***相机和LIDAR设备之间时，获得第二图像；以及
基于所述多个图像，确定LIDAR设备中的发送器和接收器之间的一个或多个对准偏移。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一图像指示所述一个或多个光检测器的第一检测器位置，其中所述第二图像指示所述一个或多个光检测器的第二检测器位置，所述方法还包括：
比较所述第一检测器位置与所述第二检测器位置，其中基于所述比较来确定所述一个或多个对准偏移。
3.根据权利要求2所述的方法，其中比较所述第一检测器位置与所述第二检测器位置包括：
比较所述第一图像中与给定光检测器相关联的一个或多个图像像素的位置与所述第二图像中与所述给定光检测器相关联的一个或多个对应图像像素的位置。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使得辅助光源利用具有由所述发送器发射的光的光源波长的光来照明所述接收器，其中当所述接收器被所述辅助光源照明时获得所述第一图像，并且其中当所述接收器被所述辅助光源照明时获得所述第二图像。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当所述一个或多个光源不发射光时获得所述第一图像，并且其中当所述一个或多个光源不发射光时获得所述第二图像。
6.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述多个图像还包括当所述一个或多个光源发射光时获得第三图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第三图像指示所述一个或多个光源的光源位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中确定所述一个或多个对准偏移是基于以下各项的比较：由所述第一图像指示的所述一个或多个光检测器的第一检测器位置、由所述第二图像指示的所述一个或多个光检测器的第二检测器位置以及由所述第三图像指示的所述光源位置。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使得致动器定位多个滤光器中的至少一个滤光器，其中所述多个滤光器中的第一滤光器包括与所述第一孔径相对应的第一区域，其中所述多个滤光器中的第二滤光器包括与所述第二孔径相对应的第二区域。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一区域具有不同于所述第一滤光器的其他相邻区域的给定光透射特性的光透射特性。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一区域包括所述第一滤光器中的腔，并且其中所述第二区域包括所述第二滤光器中的腔。
12.根据权利要求9所述的方法，其中使得所述致动器定位所述多个滤光器中的至少一个滤光器包括：
在获得所述第一图像之前，使得所述致动器根据与***相机和LIDAR设备之间的所述第一滤光器相关联的第一配置来布置所述多个滤光器；以及
在获得所述第二图像之前，使得所述致动器根据与***相机和LIDAR设备之间的所述第二滤光器相关联的第二配置来布置所述多个滤光器。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个滤光器被安装到可旋转结构，并且其中使得所述致动器定位所述多个滤光器中的至少一个滤光器包括使得所述致动器围绕轴旋转所述可旋转结构。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个光检测器包括一个或多个雪崩光电二极管(APD)，所述方法还包括：
当获得所述第一图像时，使得一个或多个APD根据使得所述一个或多个APD发射光的给定偏压配置进行操作。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括经由显示器提供所述一个或多个对准偏移的指示。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括：
基于所述一个或多个确定的对准偏移，引起LIDAR设备中的发送器或接收器中的至少一个的安装位置的调整。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括：
比较所述多个图像，其中确定所述一个或多个对准偏移是基于所述比较。
18.一种***，包括：
支撑光检测和测距(LIDAR)设备的平台，其中LIDAR设备包括发送器和接收器，其中发送器包括一个或多个光源，并且其中接收器包括一个或多个光检测器；
相对于LIDAR设备位于给定位置的相机；以及
控制器，所述控制器：
使用相机获得多个图像，其中获得所述多个图像包括：当第一孔径在相对于相机的第一位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第一图像，并且当第二孔径在相对于相机的第二位置处***相机和LIDAR设备之间时获得第二图像，以及
基于所述多个图像，确定LIDAR设备中的发送器和接收器之间的一个或多个对准偏移。
19.根据权利要求18所述的***，还包括：
包括第一滤光器和第二滤光器的多个滤光器，其中所述第一滤光器包括与所述第一孔径相对应的第一区域，并且其中所述第二滤光器包括与所述第二孔径相对应的第二区域。
20.根据权利要求19所述的***，还包括：
可旋转结构，所述可旋转结构相对于彼此以给定布置支撑所述多个滤光器；以及
致动器，所述致动器围绕轴旋转所述可旋转结构。
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