激光雷达的探测通道的选通方法、装置及激光雷达与流程

本发明涉及遥感，尤其涉及一种激光雷达的探测通道的选通方法、装置、计算机可读存储介质及激光雷达。

背景技术：

1、对于采用了二维光电探测器阵列(例如，spad、sipm等)的激光雷达成像系统，二维光电探测器阵列可以按列或按行进行选通，以接收反射激光脉冲，类似于成像相机的卷帘快门模式。“卷帘快门”仅启用必要的列探测器或行探测器，对来自于已知照明方向的反射激光脉冲实现曝光，同时最大限度地减少多通道间的串扰。

2、但是，噪声和信号都会进入激光雷达，激光雷达的探测距离在很大程度上取决于信号和噪声(主要噪声是环境光)的相对强度，用信噪比(signal-noise ratio，snr)进行衡量。为了提高snr，传统技术是通过缩小探测器的像素尺寸或增加镜头的f/#以增强对环境噪声的抑制能力，但是，像素尺寸可以缩到多小受限制于实际技术工艺，并且镜头像差、大气湍流和照明光束发散角等因素决定了投影到探测器平面的反射光斑大小，如果像素尺寸小于反射光斑尺寸，则会弱化回波信号，即使环境噪声降低了，回波信号的弱化速度通常比环境噪声的降低速度更快，最终也会导致snr的降低，从而缩短了激光雷达的探测距离。

3、此外，激光雷达的角分辨率受限制于探测器的像素尺寸，例如，对于使用二维光电探测器阵列的激光雷达成像系统，闪光曝光(全局快门)或分段闪光曝光(卷帘快门)是最常见的曝光方法，其中，全局快门需要非常高功率的照明源和设计复杂的探测器，且存在明显的串扰和多路径干扰问题，虽然可以采用分段闪光曝光的方式去降低每次曝光对照明功率的要求，但是，这两种曝光方式的角分辨率都受限制于探测器的像素尺寸，像素尺寸决定了成像系统的最小角分辨率，而随着像素尺寸减小到10μm，光子探测效率会迅速下降，探测距离也随之缩短，因此，这里存在一个角分辨率和探测距离之间的性能折中问题。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于，提供一种激光雷达的探测通道的选通方法、装置、计算机可读存储介质及激光雷达，通过对激光雷达的探测通道进行通道分组，能够提高信噪比，从而提升激光雷达的探测距离，并且能够在不影响探测距离的情况下提高角分辨率，同时实现远探测距离和高角分辨率。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种激光雷达的探测通道的选通方法，包括：

3、对激光雷达的若干个探测通道进行组合，获得至少两个探测通道分组；其中，所述激光雷达包括激光发射单元和激光接收单元，所述激光接收单元包括探测器阵列，所述激光发射单元与所述探测器阵列之间形成若干个探测通道；

4、根据当前的激光扫描角度从所述至少两个探测通道分组中匹配与所述激光扫描角度对应的目标探测通道分组；

5、控制所述目标探测通道分组选通，以根据所述目标探测通道分组对反射光进行探测。

6、进一步地，所述对激光雷达的若干个探测通道进行组合，获得至少两个探测通道分组，具体包括：

7、基于反射光斑分布对激光雷达的若干个探测通道进行组合，获得至少两个探测通道分组，使得每一所述探测通道分组在探测平面上的探测面积与反射光斑的尺寸相匹配；所述探测通道分组的数量与反射光斑的数量相同。

8、进一步地，每一所述探测通道分组中包括至少两个探测通道；

9、当所述探测通道分组中包括两个探测通道时，所述两个探测通道为相邻探测通道或不相邻探测通道；

10、当所述探测通道分组中包括至少三个探测通道时，所述至少三个探测通道为相邻探测通道或/和不相邻探测通道。

11、进一步地，每一所述探测通道分组中的探测通道的数量通过以下步骤确定：

12、获取被探测目标物与所述激光雷达之间的工作距离、所述被探测目标物在所述探测器阵列的探测平面上形成的反射光斑的图像宽度和背景光强度；

13、根据所述被探测目标物对应的工作距离、图像宽度、背景光强度和所述被探测目标物的朗伯反射率，查询预先创建的校准表，确定所述被探测目标物的反射光斑需要覆盖的目标探测器宽度；其中，所述校准表用于表示工作距离、图像宽度、背景光强度、朗伯反射率与探测器宽度之间的对应关系；

14、根据所述目标探测器宽度确定所述被探测目标物的反射光斑对应的探测通道分组中的探测通道的数量。

15、进一步地，所述校准表预先通过以下步骤创建：

16、设置所述激光雷达工作在非扫描模式，并设置所述探测器阵列工作在光子计数模式；

17、将若干个具备不同朗伯反射率的标准目标物分别放置在若干个预设位置处；其中，所述若干个预设位置与所述激光雷达之间的距离为对应的若干个预设工作距离；

18、在每一所述预设位置处，分别测量每一所述标准目标物在所述探测器阵列的探测平面上形成的反射光斑的图像宽度和背景光强度；

19、根据每一所述标准目标物在每一所述预设位置处对应的反射光斑的图像宽度和背景光强度，计算每一所述标准目标物的反射光斑需要覆盖的探测器宽度；

20、根据所有所述标准目标物的朗伯反射率以及所有所述标准目标物在每一所述预设位置处对应的图像宽度、背景光强度和探测器宽度，创建所述校准表。

21、进一步地，所述方法还包括：

22、控制所述探测器阵列在每一次曝光时，基于所述探测器阵列的行列分布对已启用的列探测器进行更新，且仅更新一列探测器。

23、为了实现上述目的，本发明实施例还提供了一种激光雷达的探测通道的选通装置，用于实现上述任一项所述的激光雷达的探测通道的选通方法，所述装置包括：

24、探测通道组合模块，用于对激光雷达的若干个探测通道进行组合，获得至少两个探测通道分组；其中，所述激光雷达包括激光发射单元和激光接收单元，所述激光接收单元包括探测器阵列，所述激光发射单元与所述探测器阵列之间形成若干个探测通道；

25、探测通道分组匹配模块，用于根据当前的激光扫描角度从所述至少两个探测通道分组中匹配与所述激光扫描角度对应的目标探测通道分组；

26、探测通道分组选通模块，用于控制所述目标探测通道分组选通，以根据所述目标探测通道分组对反射光进行探测。

27、本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一项所述的激光雷达的探测通道的选通方法。

28、本发明实施例还提供了一种激光雷达的探测通道的选通装置，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的激光雷达的探测通道的选通方法。

29、本发明实施例还提供了一种激光雷达，包括激光发射单元、激光接收单元和控制单元；其中，所述控制单元用于实现上述任一项所述的激光雷达的探测通道的选通方法。

30、与现有技术相比，本发明实施例提供了一种激光雷达的探测通道的选通方法、装置、计算机可读存储介质及激光雷达，先对激光雷达的若干个探测通道进行组合，获得至少两个探测通道分组，其中，激光雷达包括激光发射单元和激光接收单元，激光接收单元包括探测器阵列，激光发射单元与探测器阵列之间形成若干个探测通道；再根据当前的激光扫描角度从至少两个探测通道分组中匹配与当前的激光扫描角度对应的目标探测通道分组；再控制目标探测通道分组选通，以根据选通的目标探测通道分组对反射光进行探测；本发明实施例通过对激光雷达的探测通道进行通道分组，能够提高信噪比，从而提升激光雷达的探测距离，并且能够在不影响探测距离的情况下提高角分辨率，同时实现远探测距离和高角分辨率。