激光扫描控制方法及装置、存储介质与流程

1.本技术实施例涉及激光扫描技术，尤其涉及一种激光扫描控制方法及装置、存储介质。


背景技术：

2.随着工业智能化的发展，自动驾驶、机器人避障、智慧城市的车路协同以及测绘领域等，对3d感知技术尤其是激光雷达技术的需求日益增加。随之而来的是，激光雷达技术不断迭代更新，成本逐渐降低，生产效率逐步提高，逐渐走向量产。在众多激光雷达中，微机电系统(mems，micro
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electro
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mechanicalsystem)激光雷达由于成本较低且性能稳定，因此广受欢迎。目前，mems激光雷达采用mems振镜作为激光光束扫描设备，扫描后的激光光束经过一系列光学系统对扫描信号变换后，实际会产生视场分布不均匀，视场偏移等问题，从而导致部分视场分辨率下降，扫描区域范围减小，以及出射光线偏出有效区域等情形的发生。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供一种激光扫描控制方法及装置、存储介质。
4.根据本技术实施例的第一方面，提供一种激光扫描控制方法，包括：
5.获取激光扫描图像，确定所述激光扫描图像中的扫描信号分布信息；
6.基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号；
7.响应于所述控制信号，控制所述驱动机构驱动所述激光扫描设备，并生成新的激光扫描图像。
8.在一个实施例中，所述扫描信号分布信息包括：扫描信号疏密信息；
9.所述基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，包括：
10.基于所述扫描信号疏密信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，所述控制信号指示调整所述激光扫描设备的不同扫描位置段的输入电压的斜率。
11.在一个实施例中，所述基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，包括：
12.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场与预设扫描视场之间的差异，基于差异确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场以弥补与预设扫描视场之间的差异；或
13.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场的缺陷位置，基于缺陷位置确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场的对应缺陷位置。
14.在一个实施例中，所述基于所述差异或缺陷位置确定所述控制信号，包括：
15.所述控制信号指示调整驱动电压的峰值，驱动所述激光扫描设备调整视场差异或者缺陷位置。
16.在一个实施例中，所述基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构
的控制信号，包括：
17.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上窄下宽的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压逐步递减；
18.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上宽下窄的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压逐步增加；
19.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下宽中间窄的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压先逐步增加，再逐步减小；
20.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下窄中间宽的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压先逐步减小，再逐步增加。
21.根据本技术实施例的第二方面，提供一种激光扫描控制装置，包括：
22.确定单元，用于获取激光扫描图像，确定所述激光扫描图像中的扫描信号分布信息；
23.生成单元，用于基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号；
24.处理单元，用于响应于所述控制信号，控制所述驱动机构驱动所述激光扫描设备采集激光信号，生成新的激光扫描图像。
25.在一个实施例中，所述扫描信号分布信息包括：扫描信号疏密信息；
26.所述基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，包括：
27.基于所述扫描信号疏密信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，所述控制信号指示调整所述激光扫描设备的不同扫描位置段的输入电压的斜率。
28.在一个实施例中，所述生成单元，还用于：
29.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场与预设扫描视场之间的差异，基于差异确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场以弥补与预设扫描视场之间的差异；或
30.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场的缺陷位置，基于缺陷位置确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场的对应缺陷位置。
31.在一个实施例中，所述控制信号指示调整驱动电压的峰值，驱动所述激光扫描设备调整视场差异或者缺陷位置。
32.在一个实施例中，所述生成单元，还用于：
33.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上窄下宽的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压逐步递减；
34.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上宽下窄的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压逐步增加；
35.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下宽中间窄的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压先逐步增加，再逐步减小；
36.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下窄中间宽的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压先逐步减小，再逐步增加。
37.根据本技术实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的激光扫描控制方法的步骤。
38.本技术实施例中，根据激光扫描设备输出的激光扫描图像，确定相应的调整方式，并基于调整方式生成相应的控制信号，使激光扫描设备的驱动机构基于控制信号进行控制电压等的调整，从而提高激光扫描设备的探测效率，即提高了点云分辨率和有效分布区域，有助于基于激光扫描图像的对象识别更准确，提升了激光扫描设备的性能。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为本技术实施例的激光扫描控制方法的流程示意图；
41.图2为本技术实施例的激光扫描设备的控制电压的一个示意图；
42.图3为本技术实施例的调整扫描方式后的激光扫描图像的一个示意图；
43.图4为未调整扫描方式的视场示意图；
44.图5为本技术实施例的激光扫描设备的控制电压的另一个示意图；
45.图6为本技术实施例调整扫描方式后的激光扫描图像的另一个示意图；
46.图7为本技术实施例的激光扫描控制装置的组成结构示意图。
具体实施方式
47.以下结合附图，详细阐明本技术实施例技术方案的实质。
48.图1为本技术实施例的激光扫描控制方法的流程示意图，如图1所示，本技术实施例的激光扫描控制方法包括以下步骤：
49.步骤101，获取激光扫描图像，确定所述激光扫描图像中的扫描信号分布信息。
50.本技术实施例中，在通过mems激光雷达系统进行激光信号扫描时，需要根据所采集的激光扫描图像的具体情况确定是否对激光扫描设备进行相应的调整，若需要调整则通过驱动机构对激光扫描设备的扫描方式及扫描频率等进行调整，使后续采集到的激光扫描图像质量更佳。
51.本技术实施例中，激光扫描设备可以是mems振镜，mems振镜也可以成为mems扫描镜。mems振镜可以在驱动机构作用下对激光光束进行偏转。根据mems振镜的轴数，可以分为单轴mems振镜和双轴mems振镜。根据 mems振镜的驱动方式不同，可以分为静电驱动，电磁驱动，电热驱动和压电驱动。
52.本技术实施例中，具体根据所述激光扫描图像中的扫描信号分布信息即点云数据的稀疏程度及点云数据之间的间隔等，确定是否需要对激光扫描设备的扫描方式及状态等
进行调整。
53.步骤102，基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号。
54.本技术实施例中，扫描信号分布信息包括：扫描信号疏密信息；基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，包括：基于所述扫描信号疏密信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，所述控制信号指示调整所述激光扫描设备的不同扫描位置段的输入电压的斜率。这里的扫描信号疏密信息，主要是指接收视场中回波信号在接收视图中的分布情况，如每行扫描信号之间的间距是否一致，每行扫描信号的长短是否一致，相邻扫描信号的斜率是否差异是否超出阈值等，点云数据分布是否均匀等。
55.当激光扫描设备为单轴mems振镜时，可以调整单轴mems振镜的不同扫描位置段的该轴输入电压的斜率。
56.本技术实施例中，当激光扫描设备为双轴mems振镜时，可以调整不同扫描位置段的其中一个轴的输入电压的斜率，或者同时调整不同扫描位置段的两个轴的输入电压的斜率。例如，可以调整所述激光扫描设备的不同扫描位置段的y轴输入电压的斜率；和/或
57.所述控制信号为调整所述激光扫描设备的不同扫描位置段的x轴输入电压的斜率。
58.对于双轴mems振镜，其中，x轴可以为mems振镜的横轴(水平方向)， y轴可以是mems振镜的纵轴(垂直方向)。x轴和y轴可以是相互垂直的坐标轴。此外，由于双轴mems振镜具有两个转动轴，因此有三种扫描模式：双轴谐振、单轴谐振/单轴非谐振、双轴均非谐振。
59.图2为本技术实施例的mems振镜的控制电压示意图，以双轴mems振镜中x轴工作在谐振模式，y轴工作在非谐振模式为例进行说明。
60.当然，本技术实施例中的双轴mems振镜不限于工作在该模式下。
61.如图2所示，x轴的驱动信号为正弦波电压信号，y轴的驱动信号为三角波电压信号，其中电压上升区间为扫描区间，电压下降区间为回扫区间。通过调整y轴驱动电压vy在不同扫描时段的斜率，可以控制mems振镜的摆动速度。例如，最终可以使激光扫描设备的扫描信号更均匀(如图3所示)，当然，也可以根据实际需求，使得扫描信号在特定区域密集，在其他区域稀疏，在本实施例中不作具体限定。本技术实施例中，通过适当调整vy曲线上升过程中不同位置的斜率，可以改变激光扫描设备的扫描速率。当斜率增大时，mems 振镜y轴方向摆动速度加快，扫描线更稀疏；斜率减小时，y轴方向摆动速度变慢，扫描线更密集。
62.同理，也可以通过调整x轴驱动电压vx在不同扫描时段的斜率，改变 mems振镜在x轴方向的扫描速率，从而改变x轴方向扫描线的疏密。在此不再赘述。
63.当然，也可以同时调整x轴、y轴驱动电压在不同扫描时段的斜率，改变 mems振镜在x轴、y轴方向的扫描速率，从而改变扫描线的疏密。
64.本技术实施例中，还可以通过提升所述激光扫描设备的有效扫描时长，增加扫描区的扫描时长，使回扫时长变短，使激光扫描设备在一个扫描周期内扫描形成更多的扫描点，提高检测效率。
65.本技术实施例中，控制信号是由mems执行的相关控制指令，通过调整 mems的运行方式，控制激光扫描设备的扫描方式。
66.本技术实施例中，可以基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场与预设扫描视场之间的差异，基于差异确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫
描视场以弥补与预设扫描视场之间的差异；或者，作为一种实现方式，也可以基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场的缺陷位置，基于缺陷位置确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场的对应缺陷位置。
67.本技术实施例中，仍然以双轴mems振镜中x轴工作在谐振模式，y轴工作在非谐振模式为例进行说明。图4为采用标准正弦波作为x轴驱动电压和三角波作为y轴驱动电压时，扫描视场的示意图。如图4所示，扫描光束经过光学系列变换后，上下的宽度不一样，导致相邻视场之间出现空隙。
68.本技术实施例中，基于差异或缺陷位置确定控制信号，包括：控制信号指示调整驱动电压的峰值，驱动激光扫描设备调整视场差异或者缺陷位置。
69.本技术实施例中，图4扫描视场与预设扫描视场(例如，规则视场)之间的差异，可以通过图5所示的驱动电压调整视场差异。如图5所示，通过调整 mems振镜的x轴的工作电压的峰值功率，针对底部的扫描视场，有效工作电压的电压范围较大，而越到扫描区域的上部，有效工作电压的电压范围越小，从而得到如图6所示调整后的视场。图6所示的扫描视场与图4所示的相比，明显修正了扫描视场，使调整后的扫描视场具有更大的覆盖区域。
70.在具体实施过程中，基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上窄下宽的情况下，可以仅调整水平方向调节轴的驱动电压即可，即所述控制信号为驱动所述激光扫描设备从上到下的x轴输入电压的峰值电压逐步递减；基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上宽下窄的情况下，所述控制信号为驱动所述激光扫描设备从上到下的x轴输入电压的峰值电压逐步增加；基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下宽中间窄的情况下，所述控制信号为驱动所述激光扫描设备从上到下的x轴输入电压的峰值电压先逐步增加，再逐步减小；基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下窄中间宽的情况下，所述控制信号为驱动所述激光扫描设备从上到下的x轴输入电压的峰值电压先逐步减小，再逐步增加。
71.本技术实施例中，x轴输入电压的峰值电压的调整时段与激光扫描图像中存在的缺陷或待调整位置严格对应，以达到较佳的视场矫正的效果。
72.步骤103，响应于所述控制信号，控制所述驱动机构驱动所述激光扫描设备，生成新的激光扫描图像。
73.本技术实施例中，驱动机构基于控制信号输出相应的控制电压等，对mems 振镜的扫描方式进行干预，使经过mems扫描镜后形成的扫描图像更理想，例如，扫描图像更均匀，视场分布更规则等，有利于基于扫描图像中的点云数据进行对象识别及测距等应用。
74.本技术实施例中的mems扫描镜的扫描方式的调整方式，可以混合使用，也可以单独使用，具体根据需要进行选择。
75.图7为本技术实施例的激光扫描控制装置的组成结构示意图，如图7所示，本技术实施例的激光扫描控制装置包括：
76.确定单元40，用于获取激光扫描图像，确定所述激光扫描图像中的扫描信号分布信息；
77.生成单元41，用于基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号；
78.处理单元42，用于响应于所述控制信号，控制所述驱动机构驱动所述激光扫描设
备采集激光信号，生成新的激光扫描图像。
79.作为一种实现方式，所述扫描信号分布信息包括：扫描信号疏密信息；
80.所述基于所述扫描信号分布信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，包括：基于所述扫描信号疏密信息生成激光扫描设备的驱动机构的控制信号，所述控制信号指示调整所述激光扫描设备的不同扫描位置段的输入电压的斜率。
81.作为一种实现方式，所述生成单元41，还用于：
82.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场与预设扫描视场之间的差异，基于差异确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场以弥补与预设扫描视场之间的差异；或
83.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场的缺陷位置，基于缺陷位置确定所述控制信号，使所述控制信号驱动所述激光扫描设备调整扫描视场的对应缺陷位置。
84.作为一种实现方式，所述控制信号指示调整驱动电压的峰值，驱动所述激光扫描设备调整视场差异或者缺陷位置。
85.作为一种实现方式，所述生成单元41，还用于：
86.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上窄下宽的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压逐步递减；
87.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上宽下窄的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压逐步增加；
88.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下宽中间窄的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压先逐步增加，再逐步减小；
89.基于所述扫描信号分布信息确定扫描视场为上下窄中间宽的情况下，所述控制信号指示驱动所述激光扫描设备从上到下的水平调节轴输入电压的峰值电压先逐步减小，再逐步增加。
90.在示例性实施例中，确定单元40、生成单元41和处理单元42等，可以被一个或多个中央处理器(cpu，central processing unit)、图形处理器(gpu， graphics processing unit)、应用专用集成电路(asic，application specificintegrated circuit)、dsp、可编程逻辑器件(pld，programmable logic device)、复杂可编程逻辑器件(cpld，complex programmable logic device)、现场可编程门阵列(fpga，field
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programmable gate array)、通用处理器、控制器、微控制器(mcu，micro controller unit)、微处理器(microprocessor)、或其他电子元件实现。
91.在本技术实施例中，图7示出的激光扫描控制装置中各个单元执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
92.本技术实施例还记载了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，所述处理器被配置为在调用存储器中的可执行指令时，能够执行所述实施例的激光扫描控制方法的步骤。
93.本技术实施例还记载了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的激光扫描控制方法的步骤。
94.应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的
特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，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，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
95.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
96.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅是示意性的，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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不存在。
97.上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
98.以上所述，仅为本发明的实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。