本公開涉及控制，尤其涉及一種激光雷達(dá)點(diǎn)云處理方法和裝置、激光雷達(dá)系統(tǒng)、存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、調(diào)頻連續(xù)波(frequency?modulated?continuous?wave，fmcw)激光雷達(dá)因其高分辨率、測量準(zhǔn)確度高、設(shè)備輕巧、功耗低等特點(diǎn)，在自動駕駛、交通監(jiān)控、氣象探測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、fmcw激光雷達(dá)的工作原理包括：生成一個(gè)頻率隨時(shí)間線性變化的調(diào)制信號，如按照三角波、鋸齒波或正弦波等特定規(guī)律變化得到的調(diào)頻激光脈沖。向周圍空間發(fā)射調(diào)頻激光脈沖；當(dāng)這些調(diào)頻激光脈沖遇到周圍物體后，部分激光會被反射回來。捕捉這些返回的光波。反射回來的光波與發(fā)射的光波會存在一個(gè)頻率差，上述頻率差與目標(biāo)物體的距離和速度有關(guān)。通過測量這個(gè)頻率差，可以計(jì)算出目標(biāo)物體的距離和速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本公開提供一種激光雷達(dá)點(diǎn)云處理方法和裝置、激光雷達(dá)系統(tǒng)、存儲介質(zhì)，以解決上述技術(shù)問題。

2、根據(jù)本公開的第一方面，提供一種激光雷達(dá)點(diǎn)云處理方法，所述方法包括：

3、獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中各點(diǎn)數(shù)據(jù)包括位置信息和測量速度；

4、根據(jù)各點(diǎn)的位置信息獲取該點(diǎn)的方向向量；

5、根據(jù)當(dāng)前幀的各點(diǎn)的方向向量和測量速度獲取雷達(dá)速度和被測物體速度；

6、根據(jù)所述雷達(dá)速度和所述被測物體速度將所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

7、可選地，根據(jù)各點(diǎn)的位置信息獲取該點(diǎn)的方向向量，包括：

8、將每個(gè)點(diǎn)的位置信息轉(zhuǎn)換到三維笛卡爾坐標(biāo)系下，獲取每個(gè)點(diǎn)的在x軸、y軸和z軸上的坐標(biāo)值；

9、對每個(gè)點(diǎn)的在x軸、y軸和z軸上的坐標(biāo)值進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)點(diǎn)的單位方向向量。

10、可選地，根據(jù)當(dāng)前幀的各點(diǎn)的方向向量和測量速度獲取雷達(dá)速度和被測物體速度，包括：

11、將每個(gè)點(diǎn)的測量速度值和方向向量輸入到預(yù)設(shè)的速度測量模型，構(gòu)建出測速方程組；

12、對所述測速方程組進(jìn)行求解，得到雷達(dá)速度和被測物體速度。

13、可選地，所述速度測量模型采用下式所示：

14、vdoppler,i＝(vl-vp,i)*dlp,i；

15、式中，vdoppler,i表示第i個(gè)點(diǎn)的測量速度，vl表示雷達(dá)的運(yùn)動速度，vp,i表示該點(diǎn)所代表的被測物體的運(yùn)動速度，dlp,i表示該點(diǎn)的單位方向向量。

16、可選地，對所述測速方程組進(jìn)行求解，得到雷達(dá)速度和被測物體速度，包括：

17、構(gòu)造測量速度值矩陣；

18、基于所述測量速度矩陣中每個(gè)點(diǎn)的位置信息和測量速度值對當(dāng)前幀點(diǎn)云進(jìn)行聚類，得到聚類速度矩陣；所述聚類速度矩陣包括雷達(dá)運(yùn)動速度向量以及每個(gè)聚類類別代表的被測物體的運(yùn)動速度；

19、基于預(yù)設(shè)輔助函數(shù)構(gòu)建測速方程組；

20、對所述測速方程組進(jìn)行求解處理，得到所述雷達(dá)速度和每個(gè)類型的被測物體速度；所述每個(gè)聚類類別的被測物體速度用于分別當(dāng)前幀點(diǎn)云的動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

21、可選地，對所述測速方程組進(jìn)行求解，得到雷達(dá)速度和被測物體速度，包括：

22、基于每個(gè)點(diǎn)的雷達(dá)速度和被測物體速度構(gòu)建殘差方程；所述殘差方程用于篩選當(dāng)前幀點(diǎn)云中的靜態(tài)點(diǎn)；

23、基于當(dāng)前幀點(diǎn)云的每個(gè)點(diǎn)的殘差方程構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)用于獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云中所有點(diǎn)殘差的累加值；

24、當(dāng)所述目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)，對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解處理，得到所述目標(biāo)函數(shù)下降的速度變化量δv；

25、基于迭代步長和所述速度變化量獲取每個(gè)點(diǎn)的迭代速度；

26、當(dāng)相鄰兩次迭代速度的變化量小于或等于變化量閾值時(shí)，確定當(dāng)前迭代速度為當(dāng)前幀點(diǎn)云的雷達(dá)速度。

27、可選地，根據(jù)所述雷達(dá)速度和所述被測物體速度將所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，包括：

28、根據(jù)雷達(dá)速度獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)中每個(gè)點(diǎn)的徑向相對速度；

29、獲取測量速度和雷達(dá)速度兩者各自引起徑向速度的差值絕對值；

30、當(dāng)所述差值絕對值大于或等于差值閾值時(shí)，確定當(dāng)前點(diǎn)為動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

31、當(dāng)所述差值絕對值小于所述差值閾值時(shí)，確定當(dāng)前點(diǎn)為靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

32、可選地，所述方法還包括：

33、獲取激光雷達(dá)系統(tǒng)的算力資源；

34、響應(yīng)于所述算力資源小于或等于算力資源閾值，對所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣處理，得到處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

35、根據(jù)本公開的第二方面，提供一種雷達(dá)點(diǎn)云處理裝置，所述裝置包括：

36、點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中各點(diǎn)數(shù)據(jù)包括位置信息和測量速度；

37、方向向量獲取模塊，用于根據(jù)各點(diǎn)的位置信息獲取該點(diǎn)的方向向量；

38、速度獲取模塊，用于根據(jù)當(dāng)前幀的各點(diǎn)的方向向量和測量速度獲取雷達(dá)速度和被測物體速度；

39、動靜點(diǎn)云劃分模塊，用于根據(jù)所述雷達(dá)速度和所述被測物體速度將所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

40、可選地，所述方向向量獲取模塊包括：

41、三維坐標(biāo)獲取子模塊，用于每個(gè)點(diǎn)的位置信息轉(zhuǎn)換到三維笛卡爾坐標(biāo)系下，獲取每個(gè)點(diǎn)的在x軸、y軸和z軸上的坐標(biāo)值；

42、方向向量獲取子模塊，用于對每個(gè)點(diǎn)的在x軸、y軸和z軸上的坐標(biāo)值進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)點(diǎn)的單位方向向量。

43、可選地，所述速度獲取模塊包括：

44、方程組獲取子模塊，用于將每個(gè)點(diǎn)的測量速度值和方向向量輸入到預(yù)設(shè)的速度測量模型，構(gòu)建出測速方程組；

45、速度獲取子模塊，用于對所述測速方程組進(jìn)行求解，得到雷達(dá)速度和被測物體速度。

46、可選地，所述速度測量模型采用下式所示：

47、vdoppler,i＝(vl-vp,i)*dlp,i；

48、式中，vdoppler,i表示第i個(gè)點(diǎn)的測量速度，vl表示雷達(dá)的運(yùn)動速度，vp,i表示該點(diǎn)所代表的被測物體的運(yùn)動速度，dlp,i表示該點(diǎn)的單位方向向量。

49、可選地，所述速度獲取子模塊包括：

50、速度矩陣構(gòu)建單元，用于構(gòu)造測量速度值矩陣；

51、聚類矩陣獲取單元，用于基于所述測量速度矩陣中每個(gè)點(diǎn)的位置信息和測量速度值對當(dāng)前幀點(diǎn)云進(jìn)行聚類，得到聚類速度矩陣；所述聚類速度矩陣包括雷達(dá)運(yùn)動速度向量以及每個(gè)聚類類別代表的被測物體的運(yùn)動速度；

52、方程組獲取單元，用于基于預(yù)設(shè)輔助函數(shù)構(gòu)建測速方程組；

53、速度獲取單元，用于對所述測速方程組進(jìn)行求解處理，得到所述雷達(dá)速度和每個(gè)類型的被測物體速度；所述每個(gè)聚類類別的被測物體速度用于分別當(dāng)前幀點(diǎn)云的動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

54、可選地，所述速度獲取子模塊包括：

55、殘差方程構(gòu)建單元，用于基于每個(gè)點(diǎn)的雷達(dá)速度和被測物體速度構(gòu)建殘差方程；所述殘差方程用于篩選當(dāng)前幀點(diǎn)云中的靜態(tài)點(diǎn)；

56、目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建單元，用于基于當(dāng)前幀點(diǎn)云的每個(gè)點(diǎn)的殘差方程構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；所述目標(biāo)函數(shù)用于獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云中所有點(diǎn)殘差的累加值；

57、變化量獲取單元，用于在所述目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)，對所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解處理，得到所述目標(biāo)函數(shù)下降的速度變化量δv；

58、迭代速度獲取單元，用于基于迭代步長和所述速度變化量獲取每個(gè)點(diǎn)的迭代速度；當(dāng)相鄰兩次迭代速度的變化量小于或等于變化量閾值時(shí)，確定當(dāng)前迭代速度為當(dāng)前幀點(diǎn)云的雷達(dá)速度。

59、可選地，所述動靜點(diǎn)云劃分模塊包括：

60、徑向速度獲取子模塊，用于根據(jù)雷達(dá)速度獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)中每個(gè)點(diǎn)的徑向相對速度；

61、差值絕對值獲取子模塊，用于獲取測量速度和雷達(dá)速度兩者各自引起徑向速度的差值絕對值；

62、動態(tài)點(diǎn)云獲取子模塊，用于在所述差值絕對值大于或等于差值閾值時(shí)，確定當(dāng)前點(diǎn)為動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

63、靜態(tài)點(diǎn)云獲取子模塊，用于在所述差值絕對值小于所述差值閾值時(shí)，確定當(dāng)前點(diǎn)為靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

64、可選地，所述裝置還包括：

65、算力資源獲取模塊，用于獲取激光雷達(dá)系統(tǒng)的算力資源；

66、點(diǎn)云數(shù)據(jù)采樣模塊，用于響應(yīng)于所述算力資源小于或等于算力資源閾值，對所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行降采樣處理，得到處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

67、根據(jù)本公開的第三方面，提供一種激光雷達(dá)系統(tǒng)，包括：處理器和存儲器；

68、所述存儲器用于存儲所述處理器可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序；

69、其中，所述處理器被配置為執(zhí)行所述存儲器中的計(jì)算機(jī)程序，以實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的方法。

70、根據(jù)本公開的第四方面，提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，當(dāng)所述存儲介質(zhì)中的可執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序由處理器執(zhí)行時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的方法。

71、本公開的實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

72、本實(shí)施例提供的點(diǎn)云處理方法，可以獲取當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)；所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)中各點(diǎn)數(shù)據(jù)包括位置信息和測量速度；然后，根據(jù)各點(diǎn)的位置信息獲取該點(diǎn)的方向向量；之后，根據(jù)當(dāng)前幀的各點(diǎn)的方向向量和測量速度獲取雷達(dá)速度和被測物體速度；最后，根據(jù)所述雷達(dá)速度和所述被測物體速度將所述當(dāng)前幀點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分為動態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)和靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這樣，本實(shí)施例中速度信息結(jié)合位置信息能夠有效得到雷達(dá)與被測物體運(yùn)動狀態(tài)和距離；并且，同時(shí)對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行動靜態(tài)點(diǎn)云數(shù)據(jù)劃分，能夠高效實(shí)現(xiàn)物體定位和環(huán)境感知。

73、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。