CN114966714A - 视窗遮挡检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种视窗遮挡检测的方法及装置,属于传感器技术领域,可以用于辅助驾驶和自动驾驶。该方法包括:获取第一视窗回波强度以及第二视窗回波强度,该第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,该第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度;获取目标点的第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,该检测参数包括该目标点的反射率和/或位置坐标;根据该第一视窗回波强度、该第二视窗回波强度、该第一时刻的检测参数和该第二时刻的检测参数,获取视窗遮挡参数,该视窗遮挡参数用于指示视窗遮挡状态。该方法提升了激光雷达视窗遮挡检测的准确性,以便于提升终端在自动驾驶或者辅助驾驶中的高级驾驶辅助***ADAS能力。
Description
技术领域
本申请实施例涉及激光雷达领域,尤其涉及一种视窗遮挡检测方法及装置。
背景技术
高级驾驶辅助***(advanced driving assistance system,ADAS)需要通过多种传感器来实现对周围环境的感知,其中激光雷达(light detection and ranging,LIDAR)具有快速且精准地获取周围环境信息的特点,所以LIDAR是ADAS中常见的传感器之一。LIDAR***用于距离探测。LIDAR向探测目标发射激光,然后由探测器接收目标回波信号,通过测量发射信号的往返时间,可以确定目标的距离。LIDAR***通过扫描或多元阵列探测的方式,将单点的测距结果扩展到二维,形成距离图像。
LIDAR通常安装在车身上并由视窗来保护内部器件。当LIDAR的视窗出现脏污遮挡时,发射的激光通过脏污遮挡时,会发生反射、吸收甚至折射,LIDAR的测距性能会受到影响,如图1所示,图1为LIDAR视窗被水珠遮挡后成像示意图,当LIDAR视窗出现水珠后,LIDAR成像会产生噪点。因此,对高级驾驶辅助***而言,保证LIDAR视窗的清洁至关重要。
目前,对LIDAR视窗脏污遮挡的检测主要是通过人工方式或者添加额外的检测器件,这会导致LIDAR的使用和设计成本增加。因此,在不增加LIDAR使用和设计成本的情况下,如何实现对LIDAR视窗遮挡的检测是一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种视窗遮挡检测方法及装置,本申请提高了激光雷达视窗遮挡检测精度,从而提高遮挡物告警和分类的准确性。
第一方面,提供了一种视窗遮挡检测方法,包括:获取第一视窗回波强度以及第二视窗回波强度,该第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,该第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度;获取目标点的第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,该检测参数包括该目标点的反射率和/或位置坐标;根据该第一视窗回波强度、该第二视窗回波强度、该第一时刻的检测参数和该第二时刻的检测参数,获取视窗遮挡参数,该视窗遮挡参数用于指示视窗遮挡状态。
在本申请实施例的技术方案中,通过实时采集的第二视窗回波强度和基准视窗回波强度初步确定视窗遮挡参数,在此基础上,通过第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数获得准确的视窗遮挡参数,以此来实现对激光雷达前置视窗遮挡物的准确检测,以便提高遮挡物告警和分类的准确性。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该获取视窗遮挡参数包括:根据第一变化参数和第二变化参数,获取该视窗遮挡参数;其中,该第一变化参数包括该第二视窗回波强度和该第一视窗回波强度的差值,或者,该第二视窗回波强度和该第一视窗回波强度的比值;该第二变化参数表示该目标点的该第一时刻的反射率和该第二时刻的反射率的变化,或者该目标点的该第一时刻的位置坐标的实际值和该第一时刻的位置坐标的估计值的变化,该第一时刻的位置坐标的估计值是根据该第二时刻的位置坐标获取的。
在本申请实施例的技术方案中,通过第一变化参数来判断LIDAR视窗有无遮挡,相较于通过视窗回波强度来判断LIDAR视窗有无遮挡,其优点在于,视窗回波强度变化参数可以通过倍数关系或者差值关系更加清晰地反映出视窗遮挡前后视窗回波强度的差别,不受本身无遮挡的视窗回波强度的大小影响。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法还包括:输出告警信息、该第一变化参数或该视窗遮挡参数中的至少一个,该告警信息用于提醒该视窗遮挡状态,该第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法包括:该第五变化参数包括第一元素和第二元素,该第一元素对应于该第一变化参数中大于第一阈值的p个元素,其中p为正整数;该第二元素对应于该第一变化参数中小于或等于该第一阈值的q个元素,该第二元素的值为0,其中q为正整数;该获取视窗遮挡参数,包括:根据至少一个第四变化参数的值的加权和,确定该视窗遮挡参数,该第四变化参数包括该第二元素、第三元素和第四元素;根据该第二变化参数校验该第一元素,以获得该第三元素和该第四元素;该第三元素表示该第一元素中r个元素的n倍,该r个元素表示和该r个元素对应的该第二变化参数的中小于或等于第二阈值的元素,或者该r个元素表示和该r个元素对应的该第二变化参数中小于或等于第三阈值的元素,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0;该第四元素表示该第一元素中s个元素,该s个元素表示和该s个元素对应的该第二变化参数中大于该第二阈值的元素,或者该s个元素表示和该s个元素对应的该第二变化参数中大于该第三阈值的元素,其中s为正整数。
在本申请实施例的技术方案中,通过第二变化参数修正第一变化参数后得到的视窗遮挡参数Z,具有更准确的视窗遮挡信息,消除了由于其他因素,例如温度,激光发射器的功率波动等,造成视窗回波强度虚高的影响,从而提高视窗遮挡检测的准确性,并且基于视窗遮挡参数Z的视窗遮挡告警可以更准确,基于修正后的第一变化参数的遮挡物分类结果也可以更准确。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法还包括:根据该视窗遮挡参数和视窗不同区域遮挡权重,确定是否输出告警信息。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法还包括:根据视窗不同区域与移动设备运动方向的相对位置,确定该视窗不同区域遮挡权重。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法还包括:确定告警系数,该确定是否输出告警信息包括:该视窗遮挡告警系数大于遮挡告警阈值,则输出该告警信息;或者该视窗遮挡告警系数小于或等于该遮挡告警阈值,则不输出该告警信息;其中,该遮挡告警阈值是根据应用场景确定的。
在本申请实施例的技术方案中,视窗遮挡告警系数,是根据视窗遮挡点所处位置对LIDAR性能的影响程度以及每个遮挡点的遮挡程度来确定的。该视窗遮挡告警系数可以更加准确地反映出LIDAR视窗上遮挡物的遮挡程度,并且能够反映出LIDAR视窗上遮挡物所处的位置对LIDAR性能的影响程度。相较于根据遮挡面积进行告警决策的方式,提高了小面积遮挡程度严重和重要视角遮挡时的告警几率,降低了大面积遮挡但遮挡程度轻微的告警几率。遮挡告警阈值随LIDAR使用场景实时变化,可以很好地满足不同场景对LIDAR使用的要求。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法还包括:根据该第一变化参数的分布向量和视窗遮挡模板确定该激光雷达前置视窗遮挡物类型,或者根据该第四变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定该激光雷达前置视窗遮挡物类型,其中该激光雷达前置视窗遮挡物类型包括该遮挡物种类和该遮挡物遮挡程度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,该方法还包括:该视窗遮挡模板是根据不同类型遮挡物不同遮挡程度的第三变化参数、视窗透射率和遮挡物流动速度确定的,其中该视窗透射率表示该视窗遮挡物类型的遮挡程度。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,确定该激光雷达视窗遮挡物类型包括:根据匹配成绩scoreI,确定该视窗遮挡物类型,其中该匹配成绩scoreI根据该第一变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定,或者根据该第四变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定;或者,根据该匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП,确定该视窗遮挡物类型,其中该匹配成绩scoreП根据由该第一变化参数获得的遮挡物流速和该视窗遮挡模板的遮挡物流速确定,或者,根据由该第四变化参数获得的遮挡物流速和该视窗遮挡模板的遮挡物流速确定。
在本申请实施例的技术方案中,通过视窗遮挡模板匹配和遮挡物流速匹配获得的遮挡物类型更加准确,除此以外,还可以获得遮挡物的遮挡程度,该遮挡物的遮挡程度通过匹配的视窗遮挡模板对应的透射率表示,准确的遮挡物类型和遮挡程度可以让LIDAR或者MDC决策出合适的清洗方式。例如,遮挡物为雾,可以通过加热前置视窗的方式,消除遮挡物。
第二方面,提供了一种视窗遮挡检测装置,该装置包括获取单元、第一处理单元:该获取单元用于获取第一视窗回波强度以及第二视窗回波强度,该第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,该第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度;该获取单元获取目标点的第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,该检测参数包括该目标点的反射率和/或位置坐标;第一处理单元根据该第一视窗回波强度、该第二视窗回波强度、该第一时刻的检测参数和该第二时刻的检测参数,获取视窗遮挡参数,该视窗遮挡参数用于指示视窗遮挡状态。
在本申请实施例的技术方案中,通过实时采集的第二视窗回波强度和基准视窗回波强度初步确定视窗遮挡参数,在此基础上,通过第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数获得准确的视窗遮挡参数,以此来实现对激光雷达前置视窗遮挡物的准确检测,以便提高遮挡物告警和分类的准确性。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该获取视窗遮挡参数包括:该第一处理单元还用于根据第一变化参数和第二变化参数,获取该视窗遮挡参数;其中,该第一变化参数包括该第二视窗回波强度和该第一视窗回波强度的差值,或者,该第二视窗回波强度和该第一视窗回波强度的比值;该第二变化参数表示该目标点的该第一时刻的反射率和该第二时刻的反射率的变化,或者该目标点的该第一时刻的位置坐标的实际值和该第一时刻的位置坐标的估计值的变化,该第一时刻的位置坐标的估计值是根据该第二时刻的位置坐标获取的。
在本申请实施例的技术方案中,通过第一变化参数来判断LIDAR视窗有无遮挡,相较于通过视窗回波强度来判断LIDAR视窗有无遮挡,其优点在于,视窗回波强度变化参数可以通过倍数关系或者差值关系更加清晰地反映出视窗遮挡前后视窗回波强度的差别,不受本身无遮挡的视窗回波强度的大小影响。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该装置还包括输出单元:该输出单元用于输出告警信息、该第一变化参数或该视窗遮挡参数中的至少一个,该告警信息用于提醒该视窗遮挡状态,该第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该装置还用于:该第五变化参数包括第一元素和第二元素,该第一元素对应于该第一变化参数中大于第一阈值的p个元素,其中p为正整数;该第二元素对应于该第一变化参数中小于或等于该第一阈值的q个元素,该第二元素的值为0,其中q为正整数;该获取视窗遮挡参数,包括:根据至少一个第四变化参数的值的加权和,确定该视窗遮挡参数,该第四变化参数包括该第二元素、第三元素和第四元素;根据该第二变化参数校验该第一元素,以获得该第三元素和该第四元素;该第三元素表示该第一元素中r个元素的n倍,该r个元素表示和该r个元素对应的该第二变化参数的中小于或等于第二阈值的元素,或者该r个元素表示和该r个元素对应的该第二变化参数中小于或等于第三阈值的元素,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0;该第四元素表示该第一元素中s个元素,该s个元素表示和该s个元素对应的该第二变化参数中大于该第二阈值的元素,或者该s个元素表示和该s个元素对应的该第二变化参数中大于该第三阈值的元素,其中s为正整数。
在本申请实施例的技术方案中,通过第二变化参数修正第一变化参数后得到的视窗遮挡参数Z,具有更准确的视窗遮挡信息,消除了由于其他因素,例如温度,激光发射器的功率波动等,造成视窗回波强度虚高的影响,从而提高视窗遮挡检测的准确性,并且基于视窗遮挡参数Z的视窗遮挡告警可以更准确,基于修正后的第一变化参数的遮挡物分类结果也可以更准确。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该第一处理单元还用于:根据该视窗遮挡参数和视窗不同区域遮挡权重,确定是否输出告警信息。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该第一处理单元还用于:根据视窗不同区域与移动设备运动方向的相对位置,确定该视窗不同区域遮挡权重。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该第一处理单元还用于:确定告警系数,该确定是否输出告警信息包括:该视窗遮挡告警系数大于遮挡告警阈值,则输出该告警信息;或者该视窗遮挡告警系数小于或等于该遮挡告警阈值,则不输出该告警信息;其中,该遮挡告警阈值是根据应用场景确定的。
在本申请实施例的技术方案中,视窗遮挡告警系数,是根据视窗遮挡点所处位置对LIDAR性能的影响程度以及每个遮挡点的遮挡程度来确定的。该视窗遮挡告警系数可以更加准确地反映出LIDAR视窗上遮挡物的遮挡程度,并且能够反映出LIDAR视窗上遮挡物所处的位置对LIDAR性能的影响程度。相较于根据遮挡面积进行告警决策的方式,提高了小面积遮挡程度严重和重要视角遮挡时的告警几率,降低了大面积遮挡但遮挡程度轻微的告警几率。遮挡告警阈值随LIDAR使用场景实时变化,可以很好地满足不同场景对LIDAR使用的要求。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该装置还包括第二处理单元:该第二处理单元还用于根据该第一变化参数的分布向量和视窗遮挡模板确定该激光雷达前置视窗遮挡物类型,或者根据该第四变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定该激光雷达前置视窗遮挡物类型,其中该激光雷达前置视窗遮挡物类型包括该遮挡物种类和该遮挡物遮挡程度。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该装置还包括:该视窗遮挡模板是根据不同类型遮挡物不同遮挡程度的第三变化参数、视窗透射率和遮挡物流动速度确定的,其中该视窗透射率表示该视窗遮挡物类型的遮挡程度。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,该第二处理单元还用于:根据匹配成绩scoreI,确定该视窗遮挡物类型,其中该匹配成绩scoreI根据该第一变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定,或者根据该第四变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定;或者,根据该匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП,确定该视窗遮挡物类型,其中该匹配成绩scoreП根据由该第一变化参数获得的遮挡物流速和该视窗遮挡模板的遮挡物流速确定,或者,根据由该第四变化参数获得的遮挡物流速和该视窗遮挡模板的遮挡物流速确定。在本申请实施例的技术方案中,通过视窗遮挡模板匹配和遮挡物流速匹配获得的遮挡物类型更加准确,除此以外,还可以获得遮挡物的遮挡程度,该遮挡物的遮挡程度通过匹配的视窗遮挡模板对应的透射率表示,准确的遮挡物类型和遮挡程度可以让LIDAR或者MDC决策出合适的清洗方式。例如,遮挡物为雾,可以通过加热前置视窗的方式,消除遮挡物。
第三方面,提供一种计算机可读介质,该计算机可读介质存储用于设备执行的程序代码,该程序代码包括用于执行第一方面或者第一方面的任意一种实现方式中的视窗遮挡检测方法。
第四方面,提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品包括:计算机程序代码,当该计算机程序代码在计算机上运行时,使得计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实现方式中的视窗遮挡检测方法。
第五方面,提供一种芯片,该芯片包括至少一个处理器与接口电路,至少一个处理器通过该电路调用计算机程序,使得芯片所在装置执行上述第一方面或第一方面中的任意一种实现方式中的视窗遮挡检测方法。
可选地,作为一种实现方式,该芯片还可以包括存储器,存储器中存储有指令,处理器用于执行存储器上存储的指令,当指令被执行时,处理器用于执行第一方面或者第一方面中的任意一种实现方式中的视窗遮挡检测方法。
第六方面,提供了一种装置,包括:处理器和存储器,存储器用于存储该计算机程序代码,当该计算机程序代码在该处理器上运行时,使得该装置执行第一方面或者第一方面的任意一种实现方式中的视窗遮挡检测方法。
第七方面,提供一种终端,该终端包括上述第二方面或者第二方面中的任意一种视窗遮挡检测装置,或者包括第三方面的计算机存储介质,或者包括第五方面的芯片。该终端包括车辆、无人机或者机器人。
附图说明
图1是本申请LIDAR视窗被水珠遮挡后成像示意图;
图2是本申请LIDAR视窗回波和目标回波示意图;
图3是本申请实施例高级驾驶辅助***传感器分布示意图;
图4是本申请实施例无人机搭载LIDAR测绘示意图;
图5是现有技术中一种LIDAR视窗检测和分类的方法示意图;
图6是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡检测的方法示意图;
图7是本申请实施例中LIDAR视窗遮挡检测得到的遮挡参数变化图;
图8是本申请实施例中LIDAR坐标系变化示意图;
图9是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡告警的方法示意图;
图10是本申请实施例中LIDAR视窗不同区域遮挡权重Wj2示意图;
图11是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡模板制作方法示意图;
图12是本申请实施例中LIDAR视窗遮挡模板制作过程示意图;
图13是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡物分类的方法的示意图;
图14是本申请实施例中一种视窗遮挡检测装置的示意性框图;
图15是本申请实施例中另一种视窗遮挡检测装置的示意性框图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
以下为了说明简要,将激光雷达简称为LIDAR,应理解,两者本质上并无差别。
为了清楚起见,图2是本申请LIDAR视窗回波和目标回波示意图,首先结合图2对本申请所用的术语作以解释。
视窗回波:LIDAR激光发射器201发出的激光在前置视窗203表面发生反射,LIDAR探测器202接收视窗反射的激光,产生电信号,该电信号为LIDAR的视窗回波。当视窗上存在遮挡物时,视窗回波会增强。
目标回波:LIDAR激光发射器201发出的激光在目标204表面发生反射,LIDAR探测器202接收目标反射的激光,产生电信号,该电信号为LIDAR的目标回波。当视窗上存在遮挡物时,目标回波会减弱。
本申请LIDAR可以应用于ADAS***,图3是本申请实施例高级驾驶辅助***传感器分布示意图,传感器可以包括超声波雷达301、摄像头302以及LIDAR303,还可以包括其他传感器,本申请中不作限制。
本申请实施例中的LIDAR 303可以安装于车头中心位置,也可以安装在车辆中的其他位置,例如车辆左侧或者车辆右侧,在本申请实施例中不作限制。
本申请LIDAR还可以应用于测绘和遥感技术,图3是本申请实施例无人机搭载LIDAR测绘示意图,其中401为无人机,402为LIDAR。无人机搭载LIDAR可以对地形进行测绘,也可以对城市交通进行测绘,在本申请实施例中不作限制。
LIDAR具有快速且精准地获取周围环境信息的特点,若LIDAR的视窗上出现遮挡物,会影响LIDAR的性能。
图5是现有技术中一种LIDAR视窗检测和分类的方法示意图。S501LIDAR获取点云数据中的反射光强度,S502识别点云数据确定障碍物,S503将LIDAR视窗距离范围内的障碍物确定为可疑遮挡物,S504若可疑遮挡物中存在至少一个反射光强度大于第一预设光强度,则确定LIDAR视窗上存在障碍物,S505根据第一预设光强度和第二预设光强度确定遮挡物为透明遮挡物或者为不透明遮挡物,S506根据遮挡物的数据点确定遮挡物在视窗上的位置和大小,并产生清洗指令对视窗进行清洗。
现有技术中仅根据视窗回波强度和单一阈值得到的视窗遮挡物检测结果不准确,视窗回波强度还受其他因素影响,比如温度、激光发生器的功率波动和探测器件自身的波动等,因此仅通过视窗回波强度进行遮挡检测会存在虚警率高的问题。
现有技术中对仅根据遮挡物在视窗上的位置和大小发出清洗指令,而LIDAR视窗处于需要清洗的状态时,LIDAR处于不可用状态。因此,未考虑不同程度和不同区域的遮挡对自动驾驶的影响存在差异,需要对LIDAR性能下降和LIDAR暂时不可用进行权衡决策,也就是说,需要适时地作出清洗LIDAR的指令,以降低LIDAR受视窗遮挡的影响并且减少LIDAR处于不可用状态的时间。
根据视窗回波强度和预设光强度对遮挡物进行分类,仅能分成透明遮挡物和不透明遮挡物,而不同的遮挡物类型需要不同的清洗策略。例如,泥浆遮挡需要对遮挡区域进行重点清洗,灰尘遮挡分布均匀,需要对视窗进行均匀清洗,雾遮挡则需要对视窗进行加热。因此,将遮挡物仅分为透明遮挡物和不透明遮挡物,会由于遮挡物识别类型少以及缺少遮挡程度的信息,存在清洗策略不合适的问题。
现有技术中根据视窗遮挡后回波信号特性来识别不同遮挡类型,其中回波信号的特性包括视窗回波的强度值、遮挡的空间分布、遮挡区域是否移动、遮挡区域是否有目标点,具体如表1所示,表1为不同类型遮挡物的信号特性。
表1
表1中回波信号特性不能区分灰尘和水分这两种遮挡物,还存在无法区分同一类型遮挡物不同遮挡程度的问题。
为了解决上述技术问题,本申请实施例提供了一种视窗遮挡检测、告警和分类方法及装置。
图6是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡检测的方法示意图
S601,获取第一视窗回波强度、第二视窗回波强度,其中第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度。
这里需要说明的是,回波是通过Lidar探测器探测得到的,回波具有相应的强度。作为一种实现方式,第一视窗回波强度PC表示基准视窗回波强度,该基准视窗回波强度表示LIDAR前置视窗无遮挡物遮挡情况下采集的视窗回波强度,该基准视窗回波强度可以为LIDAR离线获得,例如,该基准视窗回波强度可以为LIDAR出厂设置的参数,又如,该基准视窗回波强度还可以为LIDAR在线采集的参数或者基于在线采集的参数得到的回波强度,也就是说,该基准视窗回波强度可以在LIDAR出厂后调整,在本申请实施例中不作限制。
此外,当第一视窗回波强度为LIDAR出厂设置的参数时,获取单元可以获取预置的第一视窗回波强度;当第一视窗回波强度为LIDAR在线采集的参数或者基于在线采集的参数得到的回波强度时,则获取单元获取来自LIDAR探测器202的第一视窗回波强度或者获取基于来自Lidar探测器202的回波信息得到的第一视窗回波强度。
进一步,第二视窗回波强度可以为LIDAR在线采集的参数或者基于在线采集的参数得到的回波强度。获取单元获取来自LIDAR探测器202的第二视窗回波强度或者获取基于来自Lidar探测器202的回波信息得到的第二视窗回波强度。
总体来说,步骤S601获取的回波强度需要作为输入进行后续的遮挡参数的获取或者计算,因此,这里的回波强度可以包含Lidar探测器探测到回波信号后,向Lidar处理器反馈的回波信息(在这种情况下,回波信息可以作为回波强度参与后续的参数获取或计算),或者也可以包含Lidar处理器对所述回波信息进行进一步处理后获取的回波强度。具体取决于Lidar本身的结构设置或者性能。
S602,获取目标点的第一时刻的检测参数、第二时刻的检测参数,该检测参数可以包括目标点的反射率和/或位置坐标。
作为一种可能的实现方式,还可以获取惯性测量单元IMU信息,IMU信息通过IMU获取LIDAR坐标系下的LIDAR转动角速度和运动线速度,若该IMU在车辆上,需要将获取的车辆坐标系下IMU信息转化为LIDAR坐标系下的IMU信息;若该IMU在LIDAR上,则不需要进行坐标转换,本申请实施例中对此不作限制。
S603,根据第一视窗回波强度、第二视窗回波强度、第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,获取视窗遮挡参数。
作为一种实现方式,根据第一变化参数和第二变化参数,获取视窗遮挡参数。其中第一变化参数和第二变化参数一一对应。
应理解,第一变化参数用于指示第一视窗回波强度PC和第二视窗回波强度之间P的变化,其中,第一变化参数可以为第二视窗回波强度P和第一视窗回波强度PC的差值,即P-PC或者,第一变化参数还可以为第二视窗回波强度P和第一视窗回波强度PC的比值,即P/PC,在本申请实施例中不作限制。
应理解,第二变化参数用于校验第一变化参数中被确定为视窗遮挡点的元素,从而提高视窗遮挡的检测准确性。
应理解,若第一变化参数为第二视窗回波强度P和第一视窗回波强度PC的比值,第一阈值可以为1.2,在本申请实施例中对此不作限制;若第一变化参数为第二视窗回波强度P和第一视窗回波强度PC的差值,第一阈值的取值取决于LIDAR探测器输出的强度范围,在本申请实施例中不作限制。
作为一种实现方式,第一变化参数中有多个元素,其中,第一变化参数每个元素为LIDAR前置视窗上某点的视窗回波变化强度,通过判断多个元素中每个元素的值是否大于第一阈值以此来确定该元素对应的点是否被遮挡。
第五变化参数包括第一元素和第二元素,第一元素对应于第一变化参数中大于第一阈值的p个元素,也就是该p个元素中每个元素对应的LIDAR视窗位置被遮挡物遮挡,p为正整数,即在本申请实施例中对第一变化参数中大于第一阈值的元素个数不作限制,可以为一个或者多个。
第二元素对应于第一变化参数中小于或等于第一阈值的q个元素,则q个元素对应的LIDAR视窗点未被遮挡物遮挡,q个元素中每个元素的值为0,q为正整数,即在本申请实施例中对第一变化参数中小于等于第一阈值的元素个数不作限制,可以为一个或者多个。
通过第一变化参数来判断LIDAR视窗有无遮挡,相较于通过视窗回波强度来判断LIDAR视窗有无遮挡,其优点在于,视窗回波强度变化参数可以通过倍数关系或者差值关系更加清晰地反映出视窗遮挡前后视窗回波强度的差别,不受本身无遮挡的视窗回波强度的大小影响。
图7是本申请实施例中LIDAR视窗遮挡检测得到的视窗遮挡参数变化图。
LIDAR的视场(field of view,FOV)通过LIDAR水平扫描和垂直扫描确定的,例如,LIDAR水平扫描角的范围可以为[-50°,+50°],垂直扫描角的范围可以为[-15°,+15°],在本申请实施例中不作限制。
应理解,根据第二变化参数校验第一元素,以获取视窗遮挡参数Z,如图7所示。
由于视窗回波强度会受到其他因素的影响而发生变化,因此通过第二变化参数校验第一元素中的遮挡点是否为真实遮挡点,从而对第一元素进行修正,以得到更准确的视窗遮挡参数Z,视窗遮挡参数可以为矩阵的形式存在,或者其他参数形式存在,在本申请实施例中不作限制。
通过第二变化参数来验证第一元素中的遮挡点的依据是,如果LIDAR视窗上有遮挡,遮挡后的目标点反射率会下降,测距精度会下降,其中,第二变化参数包括LIDAR获取目标点第一时刻反射率和第二时刻反射率的变化,或者目标点第一时刻位置坐标的实际值和第一时刻位置坐标的估计值的变化,其中,第一时刻位置坐标的估计值是基于IMU信息对第二时刻位置坐标变换得到的。
应理解,验证第一元素中的遮挡点是否为真实遮挡点,可以仅通过目标点位置坐标变化信息来验证,也可以仅通过目标点反射率变化信息来验证。
下面结合图8来详细说明通过第二变化参数来验证第一元素中的遮挡点是否为真实遮挡点。图8是本申请实施例中LIDAR坐标系变化示意图。
若在第N帧视窗某点存在遮挡,也就是第一元素中某个元素对应的点存在遮挡,将第N帧LIDAR坐标系下的目标点坐标记作XN=(xN,yN,zN),也就是目标点第二时刻的位置坐标,基于IMU信息,根据运动学原理,估计得到视窗无遮挡时第M帧LIDAR坐标系下的目标点估计坐标XM=(xM,yM,zM),也就是第一时刻的位置坐标估计值。第M帧LIDAR坐标系下对应角度的目标点实际坐标XM'=(xM',yM',zM'),也就是第一时刻的位置坐标实际值,如果XM和XM'之间的变化值大于第二阈值,则确定该点存在遮挡,不修改对应的第一元素,不修改的第一元素表示为第四元素,也就是第四元素表示第一元素中s个元素,其中s个元素表示和s个元素对应的第二变化参数中大于第二阈值的元素,其中s为正整数;如果XM和XM'之间的变化值小于等于第二阈值,则该点不存在遮挡,即对应的第一元素为虚警参数,将对该第一元素进行修正,修正方式可以将该第一元素值修改为该第一元素值的n倍,修改后的第一元素为第三元素,也就是该第三元素表示第一元素中r个元素,r个元素表示和r个元素对应的第二变化参数中小于或等于第二阈值的元素,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0。根据至少一个第四变化参数的值的加权和,确定视窗遮挡参数Z,其中第四变化参数包括第二元素、第三元素和第四元素,如图7所示。
若在第N帧视窗某点存在遮挡,也就是第一元素中某个元素对应的点存在遮挡,还可以通过比较第N帧目标点反射率,即目标点第二时刻的反射率和视窗无遮挡时第M帧目标点反射率即目标点第一时刻的反射率之间的差距,若该差距大于第三阈值,则确定该点存在遮挡,不修改对应的第一元素,不修改的第一元素表示为第四元素,也就是第四元素表示第一元素中s个元素,其中s个元素表示和s个元素对应的第二变化参数中大于第二阈值的元素,其中s为正整数;该差距小于等于第三阈值,则该点不存在遮挡,即对应的第一元素为虚警参数,将对该第一元素进行修正,修正方式可以将该第一元素值的n倍,修改后的第一元素为第三元素,也就是该第三元素表示第一元素中r个元素,r个元素表示和r个元素对应的第二变化参数中小于或等于第二阈值的元素,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0。根据至少一个第四变化参数的值的加权和确定视窗遮挡参数Z,其中第四变化参数包括第二元素、第三元素和第四元素,如图7所示。应理解,M和N均为正整数,并且M小于N。
LIDAR的FOV可以按照宫格方式进行区域划分,每个区域和每个宫格一一对应,视窗遮挡参数Z中每个区域的取值都取决于该区域中所有点的对应的至少一个第四变化参数的值的加权和。应理解,当某个区域无遮挡时,则该区域在视窗遮挡参数Z中的取值为0。
通过第二变化参数修正第一变化参数后得到的视窗遮挡参数Z,具有更准确的视窗遮挡信息,消除了由于其他因素,例如温度,激光发射器的功率波动等,造成视窗回波强度虚高的影响,从而提高视窗遮挡检测的准确性,并且基于Z的视窗遮挡告警可以更准确,基于修正后的第一变化参数的遮挡物分类结果也可以更准确。
S604,输出告警信息、第一变化参数或视窗遮挡参数中至少一个,其中告警信息用于提醒视窗遮挡状态,第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区。
应理解,告警信息、第一变化参数或视窗遮挡参数中至少一个输出给多域控制器(Multi Domain Controller,MDC),也可以称为智能驾驶域控制器。
应理解,视窗遮挡参数用于指示LIDAR前置视窗上遮挡物的遮挡分布状态。
应理解,第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区,也就是第一变化参数用于遮挡分类和/或遮挡分区。遮挡分区也就是对LIDAR前置视窗上遮挡物的遮挡情况进行分区,使用第一变化参数进行遮挡分区可以初步获得视窗遮挡情况的分区。遮挡分类是对LIDAR前置视窗上的遮挡物进行分类,使用第一变化参数进行遮挡分类可以初步获得遮挡物的类型。
应理解,通过视窗遮挡参数和视窗不同区域遮挡权重确定是否输出告警信息。下面结合图9具体说明,图9是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡告警的方法示意图。
其中,视窗不同区域遮挡权重是用于指示LIDAR前置视窗上的遮挡点所处的视窗区域对LIDAR性能的影响程度,如果某一视窗区域遮挡权重越大,则意味着该区域被遮挡对LIDAR的性能影响越大;如果一视窗区域遮挡权重越小,则意味着该区域被遮挡对LIDAR的性能影响越小。
S901,根据视窗遮挡点遮挡程度权重Wi1和视窗不同区域遮挡权重Wj2,获取视窗遮挡告警系数,其中i表示为视窗上不同的点,j表示为视窗上不同的区域,i和j为正整数。
视窗遮挡点遮挡程度权重Wi1可以通过视窗第i个点第二视窗回波强度Pi和该点的第一视窗回波强度PiC的比值或差值得到,即Wi1=Pi/PiC或者Wi1=Pi-PiC,也就是该点的第一变化参数,在本申请实施例中不作限制。
视窗不同区域遮挡权重Wj2可以由LIDAR自身决定,也可以根据ADAS***性能要求确定,在本申请中对比从不做限制。
如果视窗不同区域遮挡权重Wj2由LIDAR自身决定,则该权重可以和LIDAR安装在移动设备上的位置相关,越靠近移动设备运动中心位置的视窗区域,遮挡权重Wj2越大,这是由于移动设备运动中心方向环境的目标比移动设备运动中心方向周围环境的目标更能影响后续移动设备运动规划或决策。因此,LIDAR视窗越靠近移动设备运动中心位置的区域,则其遮挡权重Wj2越大。视窗不同区域遮挡权重还可以根据实际LIDAR性能需求确定,在本申请实施例中不作限制。
以安装在车辆上的LIDAR为例,下面结合图10对不同视窗遮挡权重Wj2举例说明,图10是本申请实施例中LIDAR视窗不同区域遮挡权重Wj2示意图。
如图10的(b)所示,如果LIDAR安装在车头中心位置,则其视窗中心位置区域为最重要的区域,因此,可以将视窗中心区域遮挡权重设置为1,在视窗中心区域周围区域的重要性仅次于视窗中心区域,将可以其设置为0.75,以此类推,视窗每个区域根据其重要程度都有自己的遮挡权重。应理解,图10中的视窗不同区域遮挡权重Wj2仅作为一个示例,本申请对其取值不作限制。
如图10的(a)所示,如果LIDAR安装在车辆左侧,则其视窗中间靠右区域为最重要的区域,因此,可以将视窗中间靠右区域遮挡权重设置为1,在视窗中间靠右区域的重要性仅次于视窗中心区域,将可以其设置为0.8,以此类推,视窗每个区域根据其重要程度都有自己的遮挡权重。应理解,图10中的视窗不同区域遮挡权重Wj2仅作为一个示例,本申请对其取值不作限制。
如图10的(c)所示,如果LIDAR安装在车辆左侧,则其视窗中间靠右区域为最重要的区域,因此,可以将视窗中间靠左区域遮挡权重设置为1,在视窗中间靠左区域的重要性仅次于视窗中心区域,将可以其设置为0.8,以此类推,视窗每个区域根据其重要程度都有自己的遮挡权重。应理解,图10中的视窗不同区域遮挡权重Wj2仅作为一个示例,本申请对其取值不作限制。
对视窗遮挡点遮挡程度权重Wi1和该遮挡点属于的视窗区域遮挡权重Wj2进行加权和运算,得到遮挡告警系数W,即W=∑Wi1×Wj2。
S902,判断遮挡告警系数是否大于告警阈值,如果遮挡告警系数大于遮挡告警阈值,则启动告警指令执行S903,如果遮挡告警系数不大于遮挡告警阈值,则不启动告警指令执行S904。
应理解,启动遮挡告警指令后,需要清洗LIDAR视窗,LIDAR处于不可用的状态,为了满足不同场景对LIDAR使用的要求,所以遮挡告警阈值随着实时场景变化而变化。
例如,在无人驾驶领域,在空旷无人的郊外的遮挡告警阈值低于繁华热闹的市区,繁华热闹市区的环境目标比空旷无人的郊外要复杂且多变,需要LIDAR长时间处于可用状态,而在空旷无人的郊外的场景中,对LIDAR处于可用状态的要求低于繁华热闹的市区的场景中。因此,不同场景下设置不同的遮挡告警阈值,可以很好地满足不同场景对LIDAR使用的要求。
本申请实施例中获取的视窗遮挡告警系数,是根据视窗遮挡点所处位置对LIDAR性能的影响程度以及每个遮挡点的遮挡程度来确定的。该视窗遮挡告警系数可以更加准确地反映出LIDAR视窗上遮挡物的遮挡程度,并且能够反映出LIDAR视窗上遮挡物所处的位置对LIDAR性能的影响程度。相较于现有技术中根据遮挡面积进行告警决策的方式,提高了小面积遮挡程度严重和重要视角遮挡时的告警几率,降低了大面积遮挡但遮挡程度轻微的告警几率。
除此以外,本申请实施例中的遮挡告警阈值随LIDAR使用场景实时变化,可以很好地满足不同场景对LIDAR使用的要求。
LIDAR前置视窗存在遮挡物时,不仅需要对LIDAR告警,还可以对该遮挡物进行分类,获得该遮挡物的类型以及遮挡程度。LIDAR自身的处理器可以对遮挡物进行分类,MDC的处理器也可以对遮挡物进行分类,在本申请实施例对此不作限制。
除此以外,视窗遮挡物的告警和分类之间没有顺序限制,告警和分类可以同时进行,也可以先进行告警后进行分类,还可以先进行分类,将分类结果作为告警信息中的一种输出,在本申请实施例对此不作限制。
在对LIDAR视窗遮挡物进行分类之前,需要制作视窗遮挡模板,下面结合图11对制作视窗遮挡模板的方法进行介绍,图11是本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡模板制作方法示意图。
应理解,此视窗遮挡模板的制作应当在LIDAR投入实际使用前完成。
S1101,采集第一视窗回波强度和第一目标回波强度py。
应理解,LIDAR在空旷处采集的第一视窗回波强度PC可以用于视窗遮挡检测,即LIDAR出厂预置的第一视窗回波强度;LIDAR在目标静止且距离合适的固定环境中采集的第一视窗回波强度pc可以用于制作视窗遮挡模板,第一目标回波强度py是LIDAR前置视窗无遮挡物时的目标回波强度。
其中,第一视窗回波强度包含了一帧中所有点的第一视窗回波强度,一帧中所有点的视窗回波强度可以通过多帧的对应点的视窗回波强度的中值或者均值获取。
其中,目标距离合适需要满足的条件是LIDAR视场内所有方位均有可被探测的目标物,并且视窗回波和目标回波没有交叠。
S1102,采集不同类型遮挡物不同遮挡程度情况下的第三视窗回波强度pc'和第二目标回波强度py'。
应理解,为了提高实验数据的准确性和可信度,对同一遮挡类型遮挡物同一遮挡程度的第三视窗回波强度和第二目标回波强度进行多次实验采集获得。
遮挡物类型可以是水、雾、灰、泥或者白纸,本申请实施例不作限制。
S1103,制作不同类型不同遮挡程度情况下的第三变化参数直方图并获取透射率和遮挡物流速。
第三变化参数可以用第三视窗回波强度pc'和第一视窗回波强度pc的差值表示,即pc'-pc,也可以使用第三视窗回波强度pc'和第一视窗回波强度pc的比值表示,即pc'/pc。
第三变化参数直方图是用来描述遮挡后所有点视窗回波强度变化参数的情况,图12为本申请实施例中LIDAR视窗遮挡模板制作过程示意图,其中图12的(a)是不同遮挡物类型一次实验后第三变化参数直方图,即每次实验后均可得到如图12的(a)所述的视窗所有点的第三变化参数直方图。
其中第三变化参数直方图横坐标T表示第三变化参数区间的边界,T=[t1,...,tn+1],纵坐标U为所有点的第三变化参数分布向量,U=[μ1,...,μn],μa表示第三变化参数区间[ta,ta+1]内的点的个数,其中a∈n,n为正整数。
可选的,还可以使用归一化的分布向量U/|U|1来表示所有点的第三变化参数分布向量。
当遮挡物的遮挡程度较轻时,例如,仅小面积视窗被遮挡时,大部分点的第三变化参数值较小,而少部分点的第三变化参数值较大,但对遮挡分类影响较大的点是第三变化参数值大数量却少的点,因此,还可以对不同区间进行不同的归一化处理,减少视窗遮挡面积对视窗遮挡分类的影响,从而增加同一遮挡物类型不同遮挡程度的第三变化参数分布向量之间的差异性,从而制作更加具有差异性的视窗遮挡模板。图12的(b)是改变T的边界的直方图,为对不同区间进行不同的归一化处理的准备工作。
例如,可以将第三变化参数区间[t1,t2],[t2,t3],[t3,t4],[t4,t5],[t5,t6]的第三变化参数分布向量U5=[μ1,μ2,μ3,μ4,μ5]进行归一化处理,得到分布向量为μa=U5/|U5|1,a∈[1,5];将剩余第三变化参数区间[t6,t7],[t7,t8],[t8,t9],...,[tn,tn+1]的第三变化参数分布向量进行归一化处理Un-5=[μ6,μ7,μ8,...,μn],得到分布向量μb=Un-5/|Un-5|1,a∈[6,n],n为正整数。
应理解,每次实验会得到该次实验下所有点的第三视窗回波强度pc'和第二目标回波强度py',以及该次实验下的视窗透射率α,每个点的第三视窗回波强度为该次实验中多帧该点的第三视窗回波强度的中值,每个点的第二目标回波强度为该次实验中多帧该点的第二目标回波潜伏的中值。
不同遮挡物的流速通过不同遮挡物的流速的最大值和最小值来表示,即v∈[vmin,vmax],其中vmin和vmax为经验值。相同类型遮挡物的流速取值相同,例如,灰尘和泥这类不流动的遮挡物的流速为0,雨水这类流动的遮挡物的流速取值为经验值,在本申请实施例中不作限制。
对同一类型同一遮挡程度的遮挡物进行l次试验,同一类型遮挡物有k种遮挡程度,遮挡物类型有m种,重复S1102和S1103步骤,每次试验均会获取相应的视窗回波强度变化参数分布向量及其对应的透射率。不同类型遮挡物的遮挡程度等级数k也可以取不同值。
S1104,对同一类型同一遮挡程度l次试验获取的第三变化参数分布向量进行选择,以获取同类型同一遮挡程度下的视窗遮挡模板,同一类型不同遮挡程度有k个视窗遮挡模板。
应理解,在进行选择时,可以使用聚类算法,例如K-means聚类等聚类方法,本申请实施例不作限制。图12的(c)为经过归一化处理以及聚类运算后的不同类型遮挡物不同遮挡程度的视窗遮挡模板,模板个数y为遮挡物种类m种乘以k种遮挡程度,即y=mk。
S1105,根据不同遮挡类型不同遮挡程度的视窗遮挡模板,获取该模板下的透射率以及遮挡物流速。
应理解,由于每次实验均会获得一个第三变化参数分布向量以及其对应的透射率,因此需要从同一类型同一遮挡程度l次试验获取的第三变化参数分布向量对应的透射率中选择某一透射率作为聚类后的视窗遮挡模板的透射率。
具体的选择依据为l次试验获取的第三变化参数分布向量和同一类型同一遮挡程度下的视窗遮挡模板之间的匹配成绩scorex=-|ox-Sy|,其中,ox为同一类型同一遮挡物l次的第三变化参数分布向量,x∈[1,l],Sy为同一类型同一遮挡程度下的视窗遮挡模板,y∈[1,mk]。匹配成绩scorex越高,则该次试验下的第三变化参数分布向量对应的透射率越靠近该视窗遮挡模板的透射率。同一类型同一遮挡程度下的视窗遮挡模板均存在一个经过模板匹配获得的透射率αy,其中y∈[1,mk]。
视窗遮挡模板的透射率αy可以选择匹配成绩最高的第三变化参数分布向量对应的透射率,还可以通过计算多个匹配成绩scorex较高的第三变化参数分布向量对应的透射率的中值或者均值获得,还可以将多个匹配成绩scorex较高的第三变化参数分布向量对应的透射率的最大值和最小值作为该视窗遮挡模板的透射率区间αy'=[αmin,αmax],在本申请实施例中对此不作限制。
应理解,不同模板的遮挡物流速由遮挡物类型决定,不同遮挡物的流速通过不同遮挡物的流速的最大值和最小值来表示,即v∈[vmin,vmax],其中vmin和vmax为经验值。
下面将结合视窗遮挡模板以及图13对LIDAR视窗遮挡物分类的方法进行说明,图13本申请实施例中一种LIDAR视窗遮挡物分类的方法的示意图。
S1301,获取第一变化参数的分布向量或者第四变化参数的分布向量。
应理解,第一变化参数和经过第二变化参数校验的第四变化参数均可以作为视窗遮挡物分类的输入参数。
第一变化参数的分布向量的获得方式和第三变化参数的分布向量获得方式一致,第四变化参数的分布向量的获得方式和第三变化参数的分布向量获得方式一致,在此不作赘述。
S1302,获取第一变化参数的分布向量和视窗遮挡模板的匹配成绩scoreI,或者获取第四变化参数的分布向量和视窗遮挡模板匹配成绩scoreI。
应理解,O为当前视窗遮挡区域的第一变化参数的分布向量,Sy为视窗遮挡模板,y∈[1,mk],匹配成绩为scoreI=-|O-Sy|1,当匹配成绩scoreI越靠近0,则代表当前视窗遮挡区域的第一变化参数的分布向量越靠近该视窗模板,则意味着,当前视窗遮挡区域的遮挡物类型以及遮挡程度越接近该视窗模板。
S1303,获取第一变化参数的遮挡物流速和视窗遮挡版遮挡模板遮挡物流速的匹配成绩scoreП,或者获取第四变化参数的遮挡物流速和视窗遮挡版遮挡模板遮挡物流速的匹配成绩scoreП。
应理解,当前视窗遮挡区域的遮挡物流速vflow可以根据S604获取的Z得到,也就是由至少一个第四变化参数的加权和获得的视窗遮挡参数,具体为vflow=|ZN-ZN+1|1/|ZN|1,其中,ZN为第N帧的视窗遮挡参数,ZN+1为第N+1帧的视窗遮挡参数。前视窗遮挡区域的遮挡物流速vflow还可以根据由至少一个第一变化参数的加权和得到的第二视窗遮挡参数而获得,在本申请实施例中对此不作限制。匹配成绩为当匹配成绩越靠近0,则代表当前视窗遮挡区域的遮挡物流速在该模板的遮挡物的流速范围内,则意味着,当前视窗遮挡区域的遮挡物类型以及遮挡程度越接近该模板的遮挡物类型及其遮挡程度。
S1304,根据匹配成绩scoreI,确定视窗遮挡区域遮挡物的类型及其遮挡程度,或者根据匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП,确定视窗遮挡区域遮挡物的类型及其遮挡程度。
作为一种实现方式,本申请实施例中,可以仅根据匹配成绩scoreI确定视窗遮挡区域遮挡物的类型及其遮挡程度,其中,遮挡物的类型通过匹配的视窗遮挡模板的遮挡物类型获得,遮挡物的遮挡程度通过匹配的视窗遮挡模板对应的透射率表示。
作为一种实现方式,本申请实施例中,还可以根据匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП确定视窗遮挡区域遮挡物的类型及其遮挡程度,其中,遮挡物的类型通过匹配的视窗遮挡模板以及匹配的遮挡物流速共同对应的遮挡物类型获得,遮挡物的遮挡程度通过匹配的视窗遮挡模板对应的透射率表示。
通过视窗遮挡模板匹配和遮挡物流速匹配获得的遮挡物类型更加准确,除此以外,还可以获得遮挡物的遮挡程度,该遮挡物的遮挡程度通过匹配的视窗遮挡模板对应的透射率表示,准确的遮挡物类型和遮挡程度可以让LIDAR或者MDC决策出合适的清洗方式。例如,遮挡物为雾,可以通过加热前置视窗的方式,消除遮挡物。
以上结合图1至图13详细介绍了本申请视窗遮挡检测的方法实施例,下面结合图14至图15介绍本申请装置实施例,未详尽描述之处详见上文方法实施例。
图14是本申请实施例中一种视窗遮挡检测装置的示意性框图。
图14的视窗遮挡检测装置1400可用于实现图1至图13的各个实施例中的相应功能,为避免重复,不再详细描述。图14的视窗遮挡检测装置可包括获取单元1401、第一处理单元1402、第二处理单元1403。可选的,视窗遮挡检测装置1400还包括输出单元1404。
获取单元1401用于获取第一视窗回波强度以及第二视窗回波强度,该第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,该第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度。该获取单元1401还用于获取目标点的第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,该检测参数包括该目标点的反射率和/或位置坐标。
第一处理单元1402用于根据该第一视窗回波强度和该第二视窗回波强度,以及,该第一时刻的检测参数和该第二时刻的检测参数,获取视窗遮挡参数,该视窗遮挡参数用于指示视窗遮挡状态。
可选地,作为一个实施例,该第一处理单元1402还用于:根据第一变化参数和第二变化参数,获取该视窗遮挡参数;其中,该第一变化参数包括该第二视窗回波强度和该第一视窗回波强度的差值,或者,该第二视窗回波强度和该第一视窗回波强度的比值。该第二变化参数表示该目标点的该第一时刻的反射率和该第二时刻的反射率的变化,或者该目标点的该第一时刻的位置坐标的实际值和该第一时刻的位置坐标的估计值的变化,该第一时刻的位置坐标的估计值是根据该第二时刻的位置坐标获取的。
可选地,作为一个实施例,视窗遮挡检测装置1400还包括输出单元1404。该输出单元1404用于输出告警信息、第一变化参数和视窗遮挡参数中的至少一个。告警信息用于提醒视窗遮挡状态,第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区。
可选地,作为一个实施例,第一变化参数包括第一元素和第二元素。第一元素表示第一变化参数中p个元素大于第一阈值,其中p为正整数。第二元素表示第一变化参数中q个元素小于或等于第一阈值。可选的,第二元素的值可以为0,其中q为正整数。
在获取视窗遮挡参数时,获取单元1401可根据至少一个第四变化参数的值的加权和,确定该视窗遮挡参数。第四变化参数包括该第二元素、第三元素和第四元素;根据该第二变化参数校验该第一元素,以获得该第三元素和该第四元素;该第三元素表示该第一元素中r个元素的n倍,该r个元素表示和该r个元素对应的该第二变化参数的值小于或等于第二阈值,或者该r个元素表示和该r个元素对应的该第二变化参数的值小于或等于第三阈值,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0;该第四元素表示该第一元素中s个元素,该s个元素表示和该s个元素对应的该第二变化参数的值大于该第二阈值,或者该s个元素表示和该s个元素对应的该第二变化参数的值大于该第三阈值,其中s为正整数。
可选地,作为一个实施例,该第一处理单元1402还用于:根据该视窗遮挡参数和视窗不同区域遮挡权重,确定是否输出告警信息。
可选地,作为一个实施例,该视窗不同区域遮挡权重包括:该第一处理单元根据视窗不同区域与移动设备运动方向的相对位置,确定该视窗不同区域遮挡权重。
可选地,作为一个实施例,该第一处理单元1402还用于确定告警系数,该确定是否输出告警信息包括:该视窗遮挡告警系数大于遮挡告警阈值,则执行告警指令;或者该视窗遮挡告警系数小于或等于该遮挡告警阈值,则不执行告警指令;其中,该遮挡告警阈值是根据应用场景确定的。
可选地,作为一个实施例,第二处理单元用于:根据该第一变化参数的分布向量和视窗遮挡模板确定该激光雷达前置视窗遮挡物类型,或者根据该第四变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定该激光雷达前置视窗遮挡物类型,其中该激光雷达前置视窗遮挡物类型包括该遮挡物种类和该遮挡物遮挡程度。
应理解,该第二处理单元1403可以表示激光雷达内部视窗检测方法装置的第一处理单元1402,还可以表示MDC中的处理单元,本申请实施例对此不作限制。
可选地,作为一个实施例,该视窗遮挡模板是根据不同类型遮挡物不同遮挡程度的第三变化参数、视窗透射率和遮挡物流动速度确定的,其中该视窗透射率表示该视窗遮挡物类型的遮挡程度。
可选地,作为一个实施例,该确定该激光雷达视窗遮挡物类型,包括:该第二处理单元1403还用于:根据匹配成绩scoreI,确定该视窗遮挡物类型,其中该匹配成绩scoreI根据该第一变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定,或者根据该第四变化参数的分布向量和该视窗遮挡模板确定;或者,根据该匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП,确定该视窗遮挡物类型,其中该匹配成绩scoreП根据由该第一变化参数获得的遮挡物流速和该视窗遮挡模板的遮挡物流速确定,或者,根据由该第四变化参数获得的遮挡物流速和该视窗遮挡模板的遮挡物流速确定。
本申请实施例的视窗遮挡检测装置1400可以实现为任何合适的形态。在一个实施例中,视窗遮挡检测装置1400可以为LIDAR装置本身或LIDAR装置内部的部件。可选的,所述视窗遮挡检测装置还可以独立于LIDAR设置,例如由MDC实现所述视窗遮挡检测装置的功能。例如,获取单元1401、第一处理单元1402和第二处理单元1403可以由LIDAR装置的处理器实现;输出单元1404可以实现为LIDAR装置的通信接口。具体地,例如,当LIDAR装置离线获取第一视窗回波强度时,LIDAR装置中的处理器可获取预置好的第一视窗回波强度;或者,当LIDAR装置在线获取第一视窗回波强度时,LIDAR装置中的处理器可获取来自LIDAR装置(例如图2中的激光探测器202)的第一视窗回波强度。
在另一实施例中,视窗遮挡检测装置1400可以实现为LIDAR装置和MDC处理器的组合。例如,第一处理单元1402可以由LIDAR装置中的处理器实现,第二处理单元1403可以由MDC处理器实现。获取单元1401也可以由LIDAR装置的处理器实现。具体地,例如,上述遮挡分类步骤可以由MDC处理器执行,上述遮挡检测步骤和遮挡告警步骤可以由LIDAR处理器执行。输出单元1404可以为图15中的通信接口1501,具体如图15所示。
图15是本申请实施例中一种视窗遮挡检测装置的示意性框图。图15所示的视窗遮挡检测装置可以包括:通信接口1501、处理器1502和存储器1503。该存储器1503用于存储指令,该处理器1502用于执行该存储器1503存储的指令储器,通信接口1501用于发送信息。可选地,存储器1503既可以和第一处理器1502通过接口耦合,也可以和第一处理器1502集成在一起。
在实现过程中,上述方法的各步骤可以通过第一处理器1502中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成,或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器,闪存、只读存储器,可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1504,第一处理器1502读取存储器1504中的信息,结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复,这里不再详细描述。
应理解,本申请实施例中,该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器,并向处理器提供指令和数据。处理器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如,处理器还可以存储设备类型的信息。
该视窗遮挡检测装置可为具有视窗遮挡检测功能的车辆,或者为具有视窗遮挡检测功能的其他部件。该视窗遮挡检测装置包括但不限于:车载终端、车载控制器、车载模块、车载模组、车载部件、车载芯片、车载单元、车载雷达或车载摄像头等其他传感器,车辆可通过该车载终端、车载控制器、车载模块、车载模组、车载部件、车载芯片、车载单元、车载雷达或摄像头,实施本申请提供的方法。
该视窗遮挡检测装置还可以为除了车辆之外的其他具有视窗遮挡检测功能的智能终端,或设置在除了车辆之外的其他具有视窗遮挡检测功能的智能终端中,或设置于该智能终端的部件中。该智能终端可以为智能运输设备、智能家居设备、机器人等其他终端设备。该视窗遮挡检测装置包括但不限于智能终端或智能终端内的控制器、芯片、雷达或摄像头等其他传感器、以及其他部件等。
该视窗遮挡检测装置可以是一个通用设备或者是一个专用设备。在具体实现中,该装置还可以台式机、便携式电脑、网络服务器、掌上电脑(personal digital assistant,PDA)、移动手机、平板电脑、无线终端设备、嵌入式设备或其他具有处理功能的设备。本申请实施例不限定该视窗遮挡检测装置的类型。
该视窗遮挡检测装置还可以是具有处理功能的芯片或处理器,该视窗遮挡检测装置可以包括多个处理器。处理器可以是一个单核(single-CPU)处理器,也可以是一个多核(multi-CPU)处理器。该具有处理功能的芯片或处理器可以设置在传感器中,也可以不设置在传感器中,而设置在传感器输出信号的接收端。
本申请实施例还提供一种***,应用于无人驾驶或智能驾驶中,其包含至少一个本申请上述实施例提到的视窗遮挡检测装置、摄像头、激光雷达等传感器其他传感器中的至少一个,该***内的至少一个装置可以集成为一个整机或设备,或者该***内的至少一个装置也可以独立设置为元件或装置。
进一步,上述任一***可以与车辆的MDC进行交互,为所述车辆驾驶的决策或控制提供探测和/或融合信息。
本申请实施例还提供一种终端,所述终端包括至少一个本申请上述实施例提到的视窗遮挡检测装置或上述任一***。进一步,所述终端可以为车辆、无人机、测绘装置或者机器人等可以在其上安装激光雷达的设备。
应理解,本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应理解,在本申请的各种实施例中,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,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的***、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的***、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,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,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (24)
1.一种视窗遮挡检测方法,其特征在于,包括:
获取第一视窗回波强度以及第二视窗回波强度,所述第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,所述第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度;
获取目标点的第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,所述检测参数包括所述目标点的反射率和/或位置坐标;
根据所述第一视窗回波强度、所述第二视窗回波强度、所述第一时刻的检测参数和所述第二时刻的检测参数,获取视窗遮挡参数,所述视窗遮挡参数用于指示视窗遮挡状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取视窗遮挡参数包括:
根据第一变化参数和第二变化参数,获取所述视窗遮挡参数;
其中,所述第一变化参数包括所述第二视窗回波强度和所述第一视窗回波强度的差值,或者,所述第二视窗回波强度和所述第一视窗回波强度的比值;所述第二变化参数表示所述目标点的所述第一时刻的反射率和所述第二时刻的反射率的变化,或者所述目标点的所述第一时刻的位置坐标的实际值和所述第一时刻的位置坐标的估计值的变化,
所述第一时刻的位置坐标的估计值是根据所述第二时刻的位置坐标获取的。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
输出告警信息、所述第一变化参数或所述视窗遮挡参数中的至少一个,所述告警信息用于提醒所述视窗遮挡状态,所述第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于:
所述第五变化参数包括第一元素和第二元素,所述第一元素对应于所述第一变化参数中大于第一阈值的p个元素,其中p为正整数;所述第二元素对应于所述第一变化参数中小于或等于所述第一阈值的q个元素,所述第二元素的值为0,其中q为正整数;
所述获取视窗遮挡参数,包括:
根据至少一个第四变化参数的值的加权和,确定所述视窗遮挡参数,所述第四变化参数包括所述第二元素、第三元素和第四元素;
根据所述第二变化参数校验所述第一元素,以获得所述第三元素和所述第四元素;
所述第三元素表示所述第一元素中r个元素的n倍,所述r个元素表示和所述r个元素对应的所述第二变化参数的中小于或等于第二阈值的元素,或者所述r个元素表示和所述r个元素对应的所述第二变化参数中小于或等于第三阈值的元素,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0;
所述第四元素表示所述第一元素中s个元素,所述s个元素表示和所述s个元素对应的所述第二变化参数中大于所述第二阈值的元素,或者所述s个元素表示和所述s个元素对应的所述第二变化参数中大于所述第三阈值的元素,其中s为正整数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,还包括:
根据所述视窗遮挡参数和视窗不同区域遮挡权重,确定是否输出告警信息。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述视窗不同区域遮挡权重,包括:
根据视窗不同区域与移动设备运动方向的相对位置,确定所述视窗不同区域遮挡权重。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:确定告警系数,所述确定是否输出告警信息包括:
所述视窗遮挡告警系数大于遮挡告警阈值,则输出所述告警信息;或者
所述视窗遮挡告警系数小于或等于所述遮挡告警阈值,则不输出所述告警信息;其中,所述遮挡告警阈值是根据应用场景确定的。
8.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,还包括:
根据所述第一变化参数的分布向量和视窗遮挡模板确定所述激光雷达前置视窗遮挡物类型,或者根据所述第四变化参数的分布向量和所述视窗遮挡模板确定所述激光雷达前置视窗遮挡物类型,其中所述激光雷达前置视窗遮挡物类型包括所述遮挡物种类和所述遮挡物遮挡程度。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述视窗遮挡模板是根据不同类型遮挡物不同遮挡程度的第三变化参数、视窗透射率和遮挡物流动速度确定的,其中所述视窗透射率表示所述视窗遮挡物类型的遮挡程度。
10.根据权利要求8或9所述的方法,其特征在于,所述确定所述激光雷达视窗遮挡物类型,包括:
根据匹配成绩scoreI,确定所述视窗遮挡物类型,其中所述匹配成绩scoreI根据所述第一变化参数的分布向量和所述视窗遮挡模板确定,或者根据所述第四变化参数的分布向量和所述视窗遮挡模板确定;
或者,根据所述匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП,确定所述视窗遮挡物类型,其中所述匹配成绩scoreП根据由所述第一变化参数获得的遮挡物流速和所述视窗遮挡模板的遮挡物流速确定,或者,根据由所述第四变化参数获得的遮挡物流速和所述视窗遮挡模板的遮挡物流速确定。
11.一种视窗遮挡检测装置,其特征在于,包括:
获取单元,用于获取第一视窗回波强度以及第二视窗回波强度,所述第一视窗回波强度表示基准视窗回波强度,所述第二视窗回波强度表示当前时刻视窗回波强度;
所述获取单元,用于获取目标点的第一时刻的检测参数和第二时刻的检测参数,所述检测参数包括所述目标点的反射率和/或位置坐标;
第一处理单元,用于根据所述第一视窗回波强度和所述第二视窗回波强度,以及,所述第一时刻参数和所述第二时刻参数,获取视窗遮挡参数,所述视窗遮挡参数用于指示视窗遮挡状态。
12.根据权利要求11所述的装置,其特征在于,
所述第一处理单元还用于:
根据第一变化参数和第二变化参数,获取所述视窗遮挡参数;
其中,所述第一变化参数包括所述第二视窗回波强度和所述第一视窗回波强度的差值,或者,所述第二视窗回波强度和所述第一视窗回波强度的比值;所述第二变化参数表示所述目标点的所述第一时刻的反射率和所述第二时刻的反射率的变化,或者所述目标点的所述第一时刻的位置坐标的实际值和所述第一时刻的位置坐标的估计值的变化,
所述第一时刻的位置坐标的估计值是根据所述第二时刻的位置坐标获取的。
13.根据权利要求11或12所述的装置,其特征在于,还包括:输出单元,
所述输出单元用于输出告警信息、所述第一变化参数和所述视窗遮挡参数中的至少一个,所述告警信息用于提醒所述视窗遮挡状态,所述第一变化参数对应遮挡分类和/或遮挡分区。
14.根据权利要求12或13所述的装置,其特征在于,
所述第五变化参数包括第一元素和第二元素,所述第一元素对应于所述第一变化参数中大于第一阈值的p个元素,其中p为正整数;所述第二元素对应于所述第一变化参数中小于或等于所述第一阈值的q个元素,所述第二元素的值为0,其中q为正整数;
所述获取单元,具体用于:
根据至少一个第四变化参数的值的加权和,确定所述视窗遮挡参数,所述第四变化参数包括所述第二元素、第三元素和第四元素;
根据所述第二变化参数校验所述第一元素,以获得所述第三元素和所述第四元素;
其中,所述第三元素表示所述第一元素中r个元素的n倍,所述r个元素表示和所述r个元素对应的所述第二变化参数的中小于或等于第二阈值的元素,或者所述r个元素表示和所述r个元素对应的所述第二变化参数中小于或等于第三阈值的元素,其中r为正整数,n为小于1的正实数或者为0;
所述第四元素表示所述第一元素中s个元素,所述s个元素表示和所述s个元素对应的所述第二变化参数中大于所述第二阈值的元素,或者所述s个元素表示和所述s个元素对应的所述第二变化参数中大于所述第三阈值的元素,其中s为正整数。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置,其特征在于,所述第一处理单元还用于:
根据所述视窗遮挡参数和视窗不同区域遮挡权重,确定是否输出告警信息。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,
所述第一处理单元具体用于根据视窗不同区域与移动设备运动方向的相对位置,确定所述视窗不同区域遮挡权重。
17.根据权利要求15或16所述的装置,其特征在于,所述第一处理单元还用于确定告警系数,
所述视窗遮挡告警系数大于遮挡告警阈值,则所述第一处理单元确定输出所述告警信息;或者
所述视窗遮挡告警系数小于或等于所述遮挡告警阈值,则所述第一处理单元确定不输出所述告警信息;其中,所述遮挡告警阈值是根据应用场景确定的。
18.根据权利要求14所述的装置,其特征在于,所述装置还包括第二处理单元,
所述第二处理单元用于:
根据所述第一变化参数的分布向量和视窗遮挡模板确定所述激光雷达前置视窗遮挡物类型,或者根据所述第四变化参数的分布向量和所述视窗遮挡模板确定所述激光雷达前置视窗遮挡物类型,其中所述激光雷达前置视窗遮挡物类型包括所述遮挡物种类和所述遮挡物遮挡程度。
19.根据权利要求18所述的装置,其特征在于,所述视窗遮挡模板是根据不同类型遮挡物不同遮挡程度的第三变化参数、视窗透射率和遮挡物流动速度确定的,其中所述视窗透射率表示所述视窗遮挡物类型的遮挡程度。
20.根据权利要求18或19所述的装置,其特征在于,所述第二处理单元还用于:
根据匹配成绩scoreI,确定所述视窗遮挡物类型,其中所述匹配成绩scoreI根据所述第一变化参数的分布向量和所述视窗遮挡模板确定,或者根据所述第四变化参数的分布向量和所述视窗遮挡模板确定;
或者,根据所述匹配成绩scoreI和匹配成绩scoreП,确定所述视窗遮挡物类型,其中所述匹配成绩scoreП根据由第一变化参数获得的遮挡物流速和所述视窗遮挡模板的遮挡物流速确定,或者,根据由所述第四变化参数获得的遮挡物流速和所述视窗遮挡模板的遮挡物流速确定。
21.一种计算机可读介质,其特征在于,包括计算机指令,当所述计算机指令在装置上运行时,使得所述装置执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
22.一种芯片,其特征在于,包括:
至少一个处理器与接口电路,所述至少一个处理器通过所述接口电路调用计算机程序,使得所述芯片所在的装置执行如权利要求1至10中任一项所述的方法。
23.一种终端,其特征在于,所述终端包括权利要求11-20任一项所述的视窗遮挡检测装置,或者,包括权利要求21所述的计算机存储介质,或者包括权利要求22所述的芯片。
24.如权利要求23所述的终端,其特征在于,所述终端为车辆、无人机或者机器人。
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