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专利号: 2021109373680
申请人: 浙江光珀智能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:根据预设的参数进行曝光并获取图像帧;

S2:通过时域和空间域滤波、畸变矫正以及视角转换的手段对图像帧进行预处理;

S3:提取图像帧的特征点;标记图像轮廓,分离不同角度图像平面,提取各平面的几何中心点的坐标、深度值、灰度值及几何中心点垂直投影在轮廓线上坐标;

S4:特征点处理;根据几何中心点深度值和灰度值计算各图像平面反射率x,依据相邻两平面几何中心点和其在轮廓线上的垂直投影点,计算两相邻平面的夹角 ;

S5:多径补偿;计算单个像素点到相邻平面几何中心的距离,并结合两相邻平面的夹角计算多次反射系数β;根据多径计算式计算单个相邻平面的多径偏差,依次计算各相邻平面的偏差与总矫正值;深度值减去总的矫正值获得矫正后的深度值。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,将相机置于导轨,测量不同物距与相机灰度关系;计算曝光参数测距范围,计算公式如下:其中,M为最大测量物距;

C为光速常量;

T为曝光时间;

将确定好的曝光参数写入相机配置文件,重启后相机根据配置的曝光参数曝光并获取深度图与灰度图。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,所述的步骤S3中的标记图像轮廓包括以下步骤:设置图像扫描算子和扫描方式;算子扫描和依据阈值标记轮廓点;轮廓线上的断续点处理;

设置图像扫描算子和扫描方式:分别设置灰度图和深度图的算子;灰度图扫描灰度在轮廓线上的变化; 深度图通过统计距离变化率的差异标记不同平面轮廓线;灰度图和深度图均分别从水平和垂直方向扫描;

算子扫描和依据阈值标记轮廓点:灰度图算子在水平方向与垂直方向,分别依次划过图像,统计当前像素与窗口内8个像素均值的差值,并计算该差值与均值的比值,当该比值大于设定阈值时认为是轮廓点,并进行标记;

当深度图算子依次划过图像时,统计算子0,1,2,3与算子6,7,8,9像素深度变化斜率;算子6,7,8,9与算子12,13,14,15像素深度变化斜率 ;求 与 差值的绝对值;当 大于设置阈值时,表明该点在轮廓线上并标注;

轮廓线上的断续点处理:

使用已知轮廓点膨胀或者按照轮廓线斜率延伸的判断方式,将断掉轮廓点进行标记。

4.根据权利要求3所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,所述的 、 和计算如下式:

其中, 为算子i像素深度。

5.根据权利要求1或4所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,采用网格化标记进行不同轮廓平面分离与提取;分别从水平方向和垂直方向两个方向扫描图像;在同一方向按照遇到轮廓线个数依次标注,轮廓线宽度设置为10个像素;按照水平方向和垂直方向上轮廓线标注组合进行平面划分和标注。

6.根据权利要求5所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,统计同一平面内水平最大坐标 、水平最小坐标 、垂直最大坐标 和垂直最小坐标 ,取水平中点 以及垂直中点 ;以此类推得到各平面几何中心点,获得相应深度值和灰度值;几何中心点到轮廓线投影点坐标,通过轮询轮廓线或其延伸线上坐标点到该几何中心的最近点得到。

7.根据权利要求1或4或6所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,所述的计算各图像平面反射率过程为:

2

其中,G指为相机灰度值,单位:nW/mm/LSB;

K为衰减系数,包括激光盖板透射率 、镜头透射率 和传感器转化率 ;

x为物体反射率;

P为激光发射功率,单位:W;

d为目标到镜头的物距,单位mm;

代入各轮廓平面几何中心对应的灰度值和深度值,分别计算各轮廓平面的反射率 ;

为第i个轮廓平面的反射率。

8.根据权利要求7所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,所述的计算两相邻平面的夹角的过程如下:

判断两相邻平面的几何中心点在两个平面的轮廓线上的投影坐标是否是同一点;若不是同一点,将其中一个平面的几何中心沿着轮廓线平移,使两个投影点重合;根据相机的视场角和坐标关系可以求出任意两点的距离,根据反三角函数,可以求出两个平面间的夹角。

9.根据权利要求1或8所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,单次反射偏差式为:

其中, 为相邻面的反射率;

v为相邻面到被测物的物距对应的时间;

根据单次反射偏差式,多次反射造成的测距偏差即为:其中,n为反射次数;

将两相邻平面的夹角 代入多项拟合方程计算多次反射系数 ;

并用多次反射系数 替换多次反射造成的测距偏差中的反射次数n;获得一个相邻面多径偏差为:

其中, 为与第n个相邻面的多径偏差;

若是有多个相邻面,则依次计算其多径偏差,总的矫正值为:其中,N为相邻面的总数;

该点的深度值减去总的矫正值得到矫正后的深度值。

10.根据权利要求9所述的一种激光雷达多径补偿方法,其特征在于,所述的多项拟合方程通过实验数据拟合获得;设置两个平面反射模型,改变两个平面角度 ,在只进行一次反射矫正的前提下,测量实际误差与一次反射矫正值之间的比例关系,记录数组测试点,使用多项式拟合方式,得到夹角 与多次反射系数 的拟合方程。