基于激光雷达的报警方法、装置及系统与流程
本发明涉及激光雷达数据处理技术领域，更具体地，涉及一种基于激光雷达的报警方法、一种基于激光雷达的报警装置以及系统。
背景技术：
现在激光雷达的发展已经渗透到各行各业中，例如像扫地机器人和自动驾驶以及其他技术领域。但是在区域报警方面并没有一个很成熟的方法来实现自定义区域的报警功能。区域报警就是通过激光雷达检测是否有物体进入自定义封闭区域从而进行报警提示。
因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
技术实现要素：
本发明的一个目的是提供一种基于激光雷达报警的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种基于单线激光雷达的报警方法，包括：
获取单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息，以及预设封闭区域的各边的位置信息；
根据各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息，检测各扫描点是否位于所述预设封闭区域内，并得到位于所述预设封闭区域内的扫描点的数量；
判断位于所述预设封闭区域内的扫描点的数量是否超过预设阈值，得到判断结果；
在所述判断结果为是的情况下，发出报警提示。
可选地所述预设封闭区域的各边的位置信息包括各边的两个端点的二维坐标信息，其中，
根据各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息，检测各扫描点是否位于所述预设封闭区域内，包括：
基于每一个扫描点遍历各边，得到扫描点的x轴坐标值和y轴坐标值分别满足以下条件的预设封闭区域的边的数量，
在边的数量为奇数的情况下，确定扫描点位于预设封闭区域内；
在边的数量为偶数的情况下，确定扫描点未位于预设封闭区域内。
可选地，所述扫描点的位置信息是由所述单线激光雷达扫描得到的点云数据中各数据转化的直角坐标系下的二维坐标信息。
可选地，在检测各扫描点是否位于所述预设封闭区域内，并得到位于所述预设封闭区域内的扫描点的数量之前，所述方法还包括：
根据所述预设封闭区域的各边的位置信息，确定预设封闭区域的外接矩形区域；
检测各扫描点是否位于所述外接矩形区域内；
在扫描点位于所述外接矩形区域内，才执行检测扫描点是否位于所述预设封闭区域内的操作。
可选地，根据所述预设封闭区域的各边的位置信息，确定预设封闭区域的外接矩形区域，并得到外接矩形区域的位置信息，包括：
根据所述预设封闭区域的各边的位置信息，确定组成预设封闭区域的各点横向坐标的最大值、横向坐标的最小值、纵向坐标的最大值和纵向坐标的最小值；
利用横向坐标的最大值和最小值、纵向坐标的最大值和纵向坐标的最小值所分别对应的直线确定预设封闭区域的外接矩形区域。
根据本发明的第二方面，提供了一种基于单线激光雷达的报警装置，包括：
获取模块，用于获取单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息，以及预设封闭区域的各边的位置信息；
第一检测模块，用于根据各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息，检测各扫描点是否位于所述预设封闭区域内，并得到位于所述预设封闭区域内的扫描点的数量；
判断模块，用于判断位于所述预设封闭区域内的扫描点的数量是否超过预设阈值，得到判断结果；
报警模块，用于在所述判断结果为是的情况下，发出报警提示。
可选地，所述预设封闭区域的各边的位置信息包括各边的两个端点的二维坐标信息，其中，
所述第一检测模块进一步用于：基于每一个扫描点遍历各边，得到扫描点的x轴坐标值和y轴坐标值分别满足以下条件的预设封闭区域的边的数量，
在边的数量为奇数的情况下，确定扫描点位于预设封闭区域内；
在边的数量为偶数的情况下，确定扫描点未位于预设封闭区域内。
可选地，所述装置还包括：
外接矩形区域确定模块，用于根据所述预设封闭区域的各边的位置信息，确定预设封闭区域的外接矩形区域；
第二检测模块，用于检测各扫描点是否位于所述外接矩形区域内；
在所述第二检测模块检测到的扫描点位于所述外接矩形区域内，所述第一检测模块才执行检测扫描点是否位于所述预设封闭区域内的操作。
根据本发明的第三方面，提供了一种基于单线激光雷达的报警装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令，所述指令用于控制所述处理器进行操作以执行根据第一方面中任一项所述的方法。
根据本发明的第四方面，提供了一种基于单线激光雷达的报警系统，其特征在于，包括单线激光雷达和第二方面或者第三方面中任一所述的基于单线激光雷达的报警装置。
本发明的一个实施例的有益效果在于，能够实现对进入预设封闭区域的物体进行准确的检测，以进行报警提示。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一个实施例的基于单线激光雷达的报警方法的处理流程图。
图2是根据本发明一个实施例的基于单线激光雷达的报警装置的结构示意图。
图3是根据本发明又一个实施例的基于单线激光雷达的报警装置的结构示意图。
图4是根据本发明实施例的基于单线激光雷达的报警装置的硬件结构示意图。
图5是根据本发明一个例子的基于单线激光雷达的报警方法的流程示意图。
图6根据本发明实施例的单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
<方法>
图1是根据本发明一个实施例的基于单线激光雷达的报警方法的处理流程图。
根据图1所示，基于单线激光雷达的报警方法至少包括以下步骤：
步骤s1100，获取单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息，以及预设封闭区域的各边的位置信息。
本发明实施例中，扫描点的位置信息是由单线激光雷达扫描得到的点云数据转化的直角坐标系下的二维坐标信息。
单线激光雷达扫描得到的点云数据是由单线激光雷达完成一个周期的扫描得到的数据。一帧点云数据中各数据是激光雷达在对应的扫描角度下测量得到的扫描点到单线激光雷达的距离。扫描点是指位于单线激光雷达周围的物体上的点。
基于以下计算式(1)，将一帧点云数据中各数据转化为直角坐标系中的坐标数据。
其中，θi＝i×φ，i＝1，2,3…n，n为一帧点云数据所包括的数据的个数，φ为激光雷达的扫描角分辨率(在一个周期的扫描中相邻两次扫描的角度间隔)，ri为点云数据中扫描角度为i×φ时激光雷达测量得到的扫描点到单线激光雷达的距离，(xi，yi)为将ri转化为直角坐标系中的坐标数据。
本发明实施例中，预设封闭区域的各边的位置信息包括各边的两个端点的二维坐标信息。需要说明地是，预设封闭区域的各边的端点的二维坐标信息与扫描点的二维坐标信息是同一直角坐标系的坐标信息。
步骤s1200，根据各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息，检测各扫描点是否位于预设封闭区域内，并得到位于预设封闭区域内的扫描点的数量。
在本发明的一个实施例中，基于每一个扫描点遍历各边，得到扫描点的x轴坐标值和y轴坐标值分别满足以下条件的预设封闭区域的边的数量，
其中，(xi，yi)、(xi+1，yi+1)分别为边的两个端点的二维坐标信息，
以单线激光雷达扫描得到的某一扫描点的位置信息为例，将该扫描点的位置信息分别与预设封闭区域的各边的位置信息进行比对，选取出扫描点的位置信息满足上述条件时对应的预设封闭区域的边，并得到选取出的预设封闭区域的边的数量。在边的数量为奇数的情况下，确定扫描点位于预设封闭区域内。在边的数量为偶数的情况下，确定扫描点未位于预设封闭区域内。
步骤s1300，判断位于预设封闭区域内的扫描点的数量是否超过预设阈值，得到判断结果。
步骤s1400，在判断结果为是的情况下，发出报警提示。
在判断结果为位于预设封闭区域内的扫描点的数量超过预设阈值的情况下，可以确定有物体进入预设封闭区域，此时发出报警提示。报警提示可以是语音报警提示、声光报警提示中任一种。
在判断结果为位于预设封闭区域内的扫描点的数量未超过预设阈值的情况下，可以确定未有物体进入预设封闭区域，此时拒绝发出报警提示。
在本发明的一个实施例中，在步骤s1200检测各扫描点是否位于预设封闭区域内之前，根据预设封闭区域的各边的位置信息，确定预设封闭区域的外接矩形区域，然后检测各扫描点是否位于外接矩形区域内。在扫描点位于外接矩形区域内，才执行检测扫描点是否位于预设封闭区域内的操作。在扫描点位于外接矩形区域外时，可以确定该扫描点未位于预设封闭区域内。这样可以减少计算量。
本发明实施例中，预设封闭区域的外接矩形区域可以通过以下步骤确定：
根据预设封闭区域的各边的位置信息，确定组成预设封闭区域的各点横向坐标的最大值、横向坐标的最小值、纵向坐标的最大值和纵向坐标的最小值；
利用横向坐标的最大值、横向坐标的最小值、纵向坐标的最大值和纵向坐标的最小值所分别对应的直线确定预设封闭区域的外接矩形区域。
<装置>
图2是根据本发明一个实施例的基于单线激光雷达的报警装置的结构示意图。
根据图2所示，基于单线激光雷达的报警装置包括获取模块2100、第一检测模块2200、判断模块2300和报警模块2400。
获取模块2100用于获取单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息，以及预设封闭区域的各边的位置信息。
第一检测模块2200用于根据各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息，检测各扫描点是否位于预设封闭区域内，并得到位于预设封闭区域内的扫描点的数量。
判断模块2300用于判断位于预设封闭区域内的扫描点的数量是否超过预设阈值，得到判断结果。
报警模块2400用于在判断结果为是的情况下，发出报警提示。
在本发明的一个实施例中，预设封闭区域的各边的位置信息包括各边的两个端点的二维坐标信息。第一检测模块2200进一步用于：基于每一个扫描点遍历各边，得到扫描点的x轴坐标值和y轴坐标值分别满足以下条件的预设封闭区域的边的数量，
根据图3所示，基于单线激光雷达的报警装置还包括：外接矩形区域确定模块2500和第二检测模块2600。
外接矩形区域确定模块2500用于根据预设封闭区域的各边的位置信息，确定预设封闭区域的外接矩形区域。
第二检测模块2600用于检测各扫描点是否位于外接矩形区域内。在第二检测模块2600检测到的扫描点位于外接矩形区域内，第一检测模块2200才执行检测扫描点是否位于预设封闭区域内的操作。
图4是根据本发明实施例的基于单线激光雷达的报警装置的硬件结构示意图。
根据图4所示，基于单线激光雷达的报警装置包括存储器410和处理器420。存储器410用于存储指令，该指令用于控制处理器420进行操作以执行根据本发明实施例的基于单线激光雷达的报警方法，本领域技术人员可以根据本发明所公开的技术方案设计指令。指令是如何控制处理器进行操作，这是本领域的公知，故本发明实施例在此不再详细描述。
基于同一发明构思，本发明一个实施例提供了一种基于单线激光雷达的报警系统。该报警系统包括单线激光雷达和如上述任一实施例提供的基于单线激光雷达的报警装置。
<例子>
图5是根据本发明一个例子的基于单线激光雷达的报警方法的流程示意图。
根据图5所示，基于单线激光雷达的报警方法包括以下步骤：
步骤s5100，获取单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息，以及预设封闭区域的各边的位置信息。
图6根据本发明实施例的单线激光雷达扫描得到的各扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息的示意图。
根据图6所示，预设封闭区域是由6条边组成的。
步骤s5200，根据预设封闭区域的各边的位置信息，确定预设封闭区域的外接矩形区域。
本发明实施例中，根据预设封闭区域的各边的位置信息，确定组成预设封闭区域的各点横向坐标的最大值、横向坐标的最小值、纵向坐标的最大值和纵向坐标的最小值。利用横向坐标的最大值和最小值、纵向坐标的最大值和纵向坐标的最小值所分别对应的直线确定预设封闭区域的外接矩形区域。
根据图6所示，组成预设封闭区域的a点的x轴坐标值为横向坐标的最大值xmax，b点的x轴坐标值为横向坐标的最小值xmin，c点的y轴坐标值为纵向坐标的最大值ymax，d点的y轴坐标值为纵向坐标的最小值ymin。利用x＝xmax、x＝xmin、y＝ymax和y＝ymin这四条直线确定预设封闭区域的外接矩形区域。图6示出的四条虚线为预设封闭区域的外接矩形。
步骤s5300，检测各扫描点是否位于外接矩形区域内，得到位于外接矩形区域的扫描点。
步骤s5400，根据位于外接矩形区域的扫描点的位置信息和预设封闭区域的各边的位置信息，检测位于外接矩形区域的扫描点是否位于预设封闭区域内，并得到位于预设封闭区域内的扫描点的数量。
基于每一个位于外接矩形区域的扫描点，将扫描点的位置信息分别与预设封闭区域的各边的位置信息进行比对，选取出扫描点的位置信息满足以下条件时对应的预设封闭区域的边，并得到选取出的预设封闭区域的边的数量，
其中，(xi，yi)、(xi+1，yi+1)分别为边的两个端点的二维坐标信息，
步骤s5500，判断位于预设封闭区域内的扫描点的数量是否超过预设阈值。
在判断结果为预设封闭区域内的扫描点的数量超过预设阈值的情况下，执行步骤s5600，发出报警提示。
在判断结果为预设封闭区域内的扫描点的数量未超过预设阈值的情况下，拒绝发出报警提示。
本发明可以是装置、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置(装置)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的装置来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。
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