本發(fā)明涉及激光傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法、裝置以及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自然界中任何物體經(jīng)受光的照射之后，都會(huì)對(duì)入射光具有吸收和反射的現(xiàn)象。不同類型的物體所特有的電磁波性質(zhì)也不相同，因而它們的反射入射光的性質(zhì)也不相同。也就是說(shuō)當(dāng)入射光一定的情況下，打到不同的物質(zhì)其反射光的強(qiáng)度也不相同。通常，反射光的強(qiáng)度用反射率來(lái)表示，即物體的反射光能量與入射光總能量的百分比。

物體反射率是表征一個(gè)物體自身特性的物理量，可以作為識(shí)別一個(gè)物體類別的物理量。傳統(tǒng)方式中，通常根據(jù)獲取發(fā)射器打到目標(biāo)物體的發(fā)射功率和接收器所接收的目標(biāo)物體的接收功率計(jì)算物體的反射率。然而，在真實(shí)的測(cè)試環(huán)境中，隨著距離增加，光路的衰減將極大的影響物體的反射率，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有反射率測(cè)量過(guò)程中因光路衰減導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確度不高的問(wèn)題，提供一種能提升反射率測(cè)量精度的激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法、裝置以及系統(tǒng)。

一種激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法，其包括：

獲取激光雷達(dá)發(fā)出的激光束的傳輸路徑中第一位置的光路補(bǔ)償值；

獲取所述第一位置的目標(biāo)物體的第一實(shí)測(cè)反射率；

根據(jù)所述目標(biāo)物體的所述第一實(shí)測(cè)反射率與所述光路補(bǔ)償值計(jì)算得到所述目標(biāo)物體的真實(shí)反射率。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取位于激光雷達(dá)中激光束傳輸路徑上第一位置的光路補(bǔ)償值包括：

獲取所述標(biāo)準(zhǔn)物體位于所述第一位置的第一實(shí)測(cè)反射率；

根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)物體的真實(shí)反射率與所述標(biāo)準(zhǔn)物體的第一實(shí)測(cè)反射率計(jì)算得到所述標(biāo)準(zhǔn)物體處于所述第一位置時(shí)的光路衰減值；

根據(jù)所述光路衰減值獲得所述標(biāo)準(zhǔn)物體處于所述第一位置時(shí)的所述光路補(bǔ)償值。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述根據(jù)所述目標(biāo)物體的所述第一實(shí)測(cè)反射率與所述光路補(bǔ)償值計(jì)算得到所述目標(biāo)物體的真實(shí)反射率之后，還包括：

根據(jù)所述目標(biāo)物體的所述真實(shí)反射率可視化地區(qū)別顯示所述目標(biāo)物體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述標(biāo)準(zhǔn)物體為標(biāo)準(zhǔn)朗伯反射板。

一種激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置，其包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取位于激光雷達(dá)發(fā)出的激光束的傳輸路徑中第一位置的光路補(bǔ)償值及位于第一位置上目標(biāo)物體的第一實(shí)測(cè)反射率；

計(jì)算分析模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)物體的第一實(shí)測(cè)反射率與所述光路補(bǔ)償值計(jì)算得到目標(biāo)物體的真實(shí)反射率。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括存儲(chǔ)模塊，所述存儲(chǔ)模塊預(yù)先存儲(chǔ)所述標(biāo)準(zhǔn)物體的真實(shí)反射率，所述數(shù)據(jù)獲取模塊還用于獲取所述標(biāo)準(zhǔn)物體位于所述第一位置的第一實(shí)測(cè)反射率，所述計(jì)算分析模塊還用于根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)物體的真實(shí)反射率與所述標(biāo)準(zhǔn)物體的第一實(shí)測(cè)反射率計(jì)算得到所述光路補(bǔ)償值。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括顯示模塊，所述顯示模塊用于根據(jù)所述目標(biāo)物體的所述真實(shí)反射率可視化地區(qū)別顯示所述目標(biāo)物體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述顯示模塊通過(guò)顏色、形狀、繪制邊界和/或輪廓可視化地區(qū)別顯示所述目標(biāo)物體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述顯示模塊還用于可視化地顯示所述目標(biāo)物體的所述第一實(shí)測(cè)反射率、所述標(biāo)準(zhǔn)物體的所述第一實(shí)測(cè)反射率、所述標(biāo)準(zhǔn)物體的所述真實(shí)反射率以及所述目標(biāo)物體的所述真實(shí)反射率。

一種激光雷達(dá)獲取物體反射率的系統(tǒng)，其包括上述所述的激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置以及多線激光雷達(dá)產(chǎn)生器，所述多線激光雷達(dá)產(chǎn)生器用于產(chǎn)生多條激光束，所述激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置用于獲取位于多條所述激光束傳輸路徑中不同位置上不同目標(biāo)物體的真實(shí)反射率。

上述激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法、裝置以及系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物體在與目標(biāo)物體相同位置的實(shí)測(cè)反射率與真實(shí)反射率，獲取該位置的光路補(bǔ)償值；使得通過(guò)獲取目標(biāo)物體在該位置的實(shí)測(cè)反射率與光路補(bǔ)償值得到目標(biāo)物體的真實(shí)反射率，如此通過(guò)對(duì)激光光束在傳輸過(guò)程中因光路衰減所測(cè)量的目標(biāo)物體的實(shí)測(cè)反射率進(jìn)行補(bǔ)償，有利于提升物體反射率測(cè)量精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中步驟獲取激光雷達(dá)發(fā)出的激光束的傳輸路徑中第一位置的光路補(bǔ)償值的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置的模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說(shuō)明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

如圖1所示，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法包括步驟s110～s130：

步驟s110：獲取激光雷達(dá)發(fā)出的激光束的傳輸路徑中第一位置的光路補(bǔ)償值。

其中，在激光雷達(dá)的掃描范圍內(nèi)，預(yù)先在激光束傳輸路徑中設(shè)置具有已知反射率(即以下提到的真實(shí)反射率)的標(biāo)準(zhǔn)物體，沿激光束傳輸路徑相對(duì)激光雷達(dá)移動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)物體至多個(gè)不同位置，并獲得標(biāo)準(zhǔn)物體在多個(gè)不同位置的實(shí)測(cè)反射率，即標(biāo)準(zhǔn)物體在多個(gè)不同位置時(shí)標(biāo)準(zhǔn)物體的反射光功率與入射光功率的比值；根據(jù)真實(shí)反射率及當(dāng)前位置的實(shí)測(cè)反射率獲得標(biāo)準(zhǔn)物體在對(duì)應(yīng)位置的衰減值，進(jìn)而得到激光束傳輸路徑上不同位置的光路補(bǔ)償值。上述真實(shí)反射率為理想狀態(tài)下物體的反射率，實(shí)測(cè)反射率即在實(shí)測(cè)過(guò)程中存在光路距離或其它影響的情況下物體的反射率，其中實(shí)測(cè)反射率可能小于或等于其自身的真實(shí)反射率。

請(qǐng)參看圖2，具體地，步驟s110包括步驟s1101～s1103：

步驟s1101：獲取標(biāo)準(zhǔn)物體位于第一位置的第一實(shí)測(cè)反射率；其中，當(dāng)激光束傳輸至第一位置并打到標(biāo)準(zhǔn)物體上時(shí)，接收經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)物體反射后的反射光功率，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的入射光功率得到標(biāo)準(zhǔn)物體位于第一位置的第一實(shí)測(cè)反射率。

為了簡(jiǎn)便起見，定義第一位置為a，標(biāo)準(zhǔn)物體為b，標(biāo)準(zhǔn)物體b在第一位置a的第一實(shí)測(cè)反射率為ρa(bǔ)b。其中，標(biāo)準(zhǔn)物體b在第一位置a時(shí)第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)b可根據(jù)公式：

pabr為標(biāo)準(zhǔn)物體在第一位置時(shí)的反射光功率；

pabs為標(biāo)準(zhǔn)物體在第一位置時(shí)的入射光功率。

步驟s1102：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體的真實(shí)反射率與標(biāo)準(zhǔn)物體的第一實(shí)測(cè)反射率計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)物體處于第一位置時(shí)的光路衰減值。其中，定義標(biāo)準(zhǔn)物體b的真實(shí)反射率為ρo，且真實(shí)反射率ρo在該激光雷達(dá)的光路中與標(biāo)準(zhǔn)反射光功率por及標(biāo)準(zhǔn)入射光功率pos之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可通過(guò)激光雷達(dá)在預(yù)設(shè)位置預(yù)先進(jìn)行獲取，即為已知。其中，預(yù)設(shè)位置可選擇為與激光雷達(dá)距離較小的范圍內(nèi)，此時(shí)光路衰減較小，可忽略。根據(jù)公式及公式可知標(biāo)準(zhǔn)物體b在第一位置a時(shí)的光路衰減值atten為：

步驟s1103：根據(jù)光路衰減值獲得標(biāo)準(zhǔn)物體處于第一位置時(shí)的光路補(bǔ)償值；具體地，標(biāo)準(zhǔn)物體b在第一位置a時(shí)的光路補(bǔ)償值可根據(jù)公式：

步驟s120：獲取第一位置的目標(biāo)物體的第一實(shí)測(cè)反射率。其中，定義目標(biāo)物體為m，在激光束傳輸至第一位置a并打到目標(biāo)物體m上時(shí)，接收經(jīng)目標(biāo)物體m反射后的反射光功率pamr，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體b的已知反射率ρo可得到目標(biāo)物體m在第一位置a的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)m為：

即

目標(biāo)物體m的入射光功率pams得到目標(biāo)物體m位于第一位置a的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)m。

步驟s130：根據(jù)目標(biāo)物體的第一實(shí)測(cè)反射率與光路補(bǔ)償值計(jì)算得到目標(biāo)物體的真實(shí)反射率。其中，目標(biāo)物體m的真實(shí)反射率ρm可根據(jù)公式：

在本具體實(shí)施例中，具有已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)物體為標(biāo)準(zhǔn)朗伯反射板，由于標(biāo)準(zhǔn)朗伯反射板是一種均勻反射表面，從材料表面任何給定方向上反射的光強(qiáng)正比于該方向與表面法線之間夾角的余弦，因此具有很好的漫反射特性和平坦的光譜反射特性。進(jìn)一步地，在步驟s130之后，還包括以下步驟s140：

步驟s140：根據(jù)目標(biāo)物體m的真實(shí)反射率ρm可視化地區(qū)別顯示目標(biāo)物體m；其中，可通過(guò)顏色、形狀、繪制邊界和/或輪廓可視化地區(qū)別顯示目標(biāo)物體m，以對(duì)目標(biāo)物體m進(jìn)行顯示。

請(qǐng)參看圖3，本發(fā)明還涉及一種激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置100，其包括數(shù)據(jù)獲取模塊10和計(jì)算分析模塊30。數(shù)據(jù)獲取模塊10用于獲取位于激光雷達(dá)發(fā)出的激光束的傳輸路徑中第一位置a的光路補(bǔ)償值correct及位于第一位置a上目標(biāo)物體m的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)m，計(jì)算分析模塊30用于根據(jù)目標(biāo)物體m的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)m與光路補(bǔ)償值correct計(jì)算得到目標(biāo)物體m的真實(shí)反射率ρm。

具體地，激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置100包括存儲(chǔ)模塊50，存儲(chǔ)模塊50預(yù)先存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)物體b的真實(shí)反射率ρo，數(shù)據(jù)獲取模塊10還用于獲取標(biāo)準(zhǔn)物體b位于第一位置a的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)b，計(jì)算分析模塊30還用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)物體b的真實(shí)反射率ρo與標(biāo)準(zhǔn)物體b的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)b計(jì)算得到光路補(bǔ)償值correct。

進(jìn)一步地，激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置100還包括顯示模塊70，顯示模塊70用于根據(jù)目標(biāo)物體m的真實(shí)反射率ρm可視化地區(qū)別顯示目標(biāo)物體m，以對(duì)目標(biāo)物體m進(jìn)行顯示。具體地，顯示模塊70可通過(guò)顏色、形狀、繪制邊界和/或輪廓可視化地區(qū)別顯示目標(biāo)物體m。

更進(jìn)一步地，為了更直觀的顯示上述的測(cè)量數(shù)據(jù)，顯示模塊70還用于可視化地顯示目標(biāo)物體的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)m、標(biāo)準(zhǔn)物體b的第一實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)b、標(biāo)準(zhǔn)物體b的真實(shí)反射率ρo以及目標(biāo)物體的真實(shí)反射率ρm。

在獲取過(guò)程中，首先在相同距離的同一位置處，分別將已知反射率ρo的標(biāo)準(zhǔn)朗伯反射板b和未知反射率的目標(biāo)物體m垂直地面放置，并保持標(biāo)準(zhǔn)朗伯反射板b和未知反射率的目標(biāo)物體m的中心和激光雷達(dá)的中心保持高度一致，測(cè)量得到標(biāo)準(zhǔn)朗伯反射板b和未知反射率的目標(biāo)物體m在該位置的實(shí)測(cè)反射率ρa(bǔ)b和ρa(bǔ)m；

選取多個(gè)距離b.....k，并記錄不同位置激光雷達(dá)的發(fā)射功率和反射功率，以計(jì)算在不同距離上目標(biāo)物體m的實(shí)測(cè)反射率，以統(tǒng)計(jì)獲得不同光路距離的光路衰減值atten和光路補(bǔ)償值correct，最后通過(guò)插值，將離散距離變成連續(xù)的任意值，進(jìn)而可計(jì)算得到任意位置上目標(biāo)物體m的真實(shí)反射率ρm，并通過(guò)顯示模塊70可視化地區(qū)別顯示。

本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的激光雷達(dá)獲取物體反射率的系統(tǒng)包括激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置100以及多線激光雷達(dá)產(chǎn)生器，多線激光雷達(dá)產(chǎn)生器用于產(chǎn)生多條激光束，激光雷達(dá)獲取物體反射率的裝置100用于獲取位于多條激光束傳輸路徑中不同位置上不同目標(biāo)物體的真實(shí)反射率，從而對(duì)不同位置的不同目標(biāo)物體進(jìn)行顯示。

上述激光雷達(dá)獲取物體反射率的方法、裝置以及系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)物體在與目標(biāo)物體相同位置的實(shí)測(cè)反射率與真實(shí)反射率，獲取該位置的光路補(bǔ)償值；使得通過(guò)獲取目標(biāo)物體在該位置的實(shí)測(cè)反射率與光路補(bǔ)償值得到目標(biāo)物體的真實(shí)反射率，如此通過(guò)對(duì)激光光束在傳輸過(guò)程中因光路衰減所測(cè)量的目標(biāo)物體的實(shí)測(cè)反射率進(jìn)行補(bǔ)償，有利于提升物體反射率測(cè)量精度。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。