同步控制方法、装置、电子设备和计算机可读介质与流程

本发明涉及设备控制的技术领域，尤其是涉及一种同步控制方法、装置、电子设备和计算机可读介质。

背景技术：

随着智能化水平的提高，各种智能驾驶车辆/智能机器人(下文统称为“智能设备”)被越来越多地应用到人们的日常生活中，例如智能扫地机器人、智能快递车、智能玩具等。所有智能设备的共同特点在于其对外界环境的感知能力，即智能设备可通过其感知系统来获悉周围环境中是否存在障碍物，从而来决定其行进路线及下一步行动。

目前，对于智能设备中所有传感器的同步控制，现有方法：在计算平台接收到传感器数据时给数据打上时间戳，从而在后端感知算法时选取时间戳较近的数据进行感知融合。现有方法存在的问题是精度不高，主要原因在于计算平台给出的时间戳仅可代表计算平台接收到的时间信息，并不能代表传感器采集周围环境的时间，故无法保证各传感器同时采集环境数据。激光雷达和相机之间的同步控制也同样具备上述的缺点。

针对上述问题，还未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种同步控制方法、装置、电子设备和计算机可读介质，以缓解了现有的激光雷达与相机的同步控制方法的控制精度较低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种同步控制方法，包括：获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；基于所述激光线束发射方位角和所述相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，所述目标相机为与所述激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；向所述目标相机发送触发指令，以使所述目标相机基于所述触发指令采集图像信息。

进一步地，所述方法还包括：基于所述激光雷达的扫描角速度和所述激光雷达在相邻方位角发射激光线束的时间间隔，构建所述激光雷达的信号数据包，其中，所述信号数据包中包括：所述激光雷达的各个激光线束发射方位角，每个激光线束方位角对应的激光线束的发射时间戳。

进一步地，所述激光雷达的扫描范围为360°。

进一步地，所述相机组的视场角覆盖范围为360°。

第二方面，本发明实施例提供了一种同步控制装置，包括：获取单元，确定单元和执行单元，其中，所述获取单元用于获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；所述确定单元用于基于所述激光线束发射方位角和所述相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，所述目标相机为与所述激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；所述执行单元用于向所述目标相机发送触发指令，以使所述目标相机基于所述触发指令采集图像信息。

进一步地，所述装置还包括：构建单元，用于基于所述激光雷达的扫描角速度和所述激光雷达在相邻方位角发射激光线束的时间间隔，构建所述激光雷达的信号数据包，其中，所述信号数据包中包括：所述激光雷达的各个激光线束发射方位角，每个激光线束方位角对应的激光线束的发射时间戳。

进一步地，所述激光雷达的扫描范围为360°。

进一步地，所述相机组的视场角覆盖范围为360°。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。

第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面中任一所述方法。

在本发明实施例中，首先，获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；然后，基于激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，目标相机为与激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；最后，向目标相机发送触发指令，以使目标相机基于触发指令采集图像信息，通过由激光雷达的数据来决定相机采集图像的时间，达到了激光雷达和相机同时采集周围环境数据的目的，进而解决了现有技术中现有的激光雷达与相机的同步控制方法的控制精度较低的技术问题，从而实现了对激光雷达与相机进行高精度的同步控制的技术效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的一种同步控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的激光雷达工作示意图；

图3为本发明实施例提供的相机工作示意图；

图4为本发明实施例提供的一种激光雷达与相机的安装示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种激光雷达与相机的安装示意图；

图6为本发明实施例提供的一种激光雷达与相机的工作示意图；

图7为本发明实施例提供的一种激光雷达与相机的信号示意图；

图8为本发明实施例提供的一种同步控制装置的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据本发明实施例，提供了一种同步控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种同步控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤s102，获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；

步骤s104，基于所述激光线束发射方位角和所述相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，所述目标相机为与所述激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；

步骤s106，向所述目标相机发送触发指令，以使所述目标相机基于所述触发指令采集图像信息。

在本发明实施例中，首先，获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；然后，基于激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，目标相机为与激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；最后，向目标相机发送触发指令，以使目标相机基于触发指令采集图像信息，通过由激光雷达的数据来决定相机采集图像的时间，达到了激光雷达和相机同时采集周围环境数据的目的，进而解决了现有技术中现有的激光雷达与相机的同步控制方法的控制精度较低的技术问题，从而实现了对激光雷达与相机进行高精度的同步控制的技术效果。

感知系统是智能设备中一个重要组成部分，换言之，智能设备没有环境感知系统，就像人没有视听感觉一样。智能设备靠一些外在传感器来识别环境，目前常用的环境传感器包括激光雷达(lidar)、微波雷达、视觉等。在高速公路环境下，由于速度较快，通常选用检测距离较大的微波雷达(例如毫米波雷达radar)；在城市环境下，由于环境复杂，通常选用检测角度较大的激光雷达。视觉传感器(相机)最为灵活，价格也比较低廉，是最有应用前景的一种传感器。

相机(camera)是智能设备中采集信息量最大的传感器，类似于人类的眼睛。但相机无法准确获取场景中障碍物的距离，而激光雷达(lidar)可以检测到障碍物的距离。lidar的缺点在于其无法获悉目标是什么障碍物，因此智能设备的感知系统中通常包含多种传感器，目的在于综合多种传感器的优缺点进行分析获知目标障碍物的类型、大小尺寸、运动状况等，从而用于智能设备的路径规划和行为决策。因此，多种传感器的同步便成为智能设备感知系统中不可或缺的功能，即要求所有传感器同步获取周围环境的数据，从而进行综合分析。

激光雷达是通过发射器发射出一束激光，激光光束遇到物体后，经过反射返回至激光接收器，根据发射和接收的时间差及激光光束的传输速度来计算获得障碍物的准确距离。如图2所示，图2为激光雷达工作的示意图，激光雷达的扫描范围为360°，扫描角速度w。即激光雷达光束当前扫描方位角a0，则下一时刻扫描位置为a0+w。

相机成像的原理是小孔成像，即物体通过反射光线(或者自己发出光线)通过小孔在成像平面形成清晰的图像。受成像原理和镜头限制，每个相机的视场角(即相机能成像的视场范围)是有限的，如图3所示，图3为相机的工作示意图，此时视场在方位角a0～a2内的景物可以成像，而该方位角范围外的景物则无法成像(即相机看不到该区域场景)。

最后，激光雷达与相机同步控制。通过对激光雷达的激光线束发射方位角进行解析，当激光雷达的激光线束发射方位角与相机的视场方位角重合时产生触发指令，用于触发相机采集图像。这样便可实现激光雷达和相机的同步采集功能，但实现该功能时需要一些约束条件：1)相机需支持外触发功能；2)相机须安装在激光雷达的上方或下方(如图4所示)。

在本发明实施例中，所述方法还包括如下步骤：

步骤s108，基于所述激光雷达的扫描角速度和所述激光雷达在相邻方位角发射激光线束的时间间隔，构建所述激光雷达的信号数据包，其中，所述信号数据包中包括：所述激光雷达的各个激光线束发射方位角，每个激光线束方位角对应的激光线束的发射时间戳。

在本发明实施例，激光雷达的信号数据包中方位角表示当前激光线束发射的角度，时间戳表示当前信号数据包中第一个激光线束发射的时间。相邻方位角激光发射的时间间隔为常数(例如velodynevlp-16激光雷达，该时间间隔为55.296us)，可依次计算出任一方位角激光线束发射的时间，从而获取每一方位角对应的激光发射的时间戳。

下面将结合图5至图7，对上述方法进行详细说明：

以相机组中包含四个相机位为例，如图5和图6所示，四个相机(camera)(命名为cam0、cam1、cam2、cam3)分别安装于lidar的正下方四个方位，每个camera负责相应的90度视场角度，监控区域分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ四个区间。激光雷达(lidar)支持360°扫描。

根据同步控制的需求，事先设置好lidar的工作频率和camera的曝光时间和曝光模式。各设备正常上电工作后，从接收到的lidar数据中解析出当前扫描方位角信息，若当前扫描方位角与相机视场方位角重合时，则生成触发信号对camera进行外部触发。如图6所示，lidar与camera的安装示意图，定义cam0、cam1、cam2、cam3对应的重合方位角分别为w0、w1、w2、w3。下面对lidar和camera的同步控制过程进行举例说明。

以velodyne的vlp-16激光雷达和onar0231为例。vlp-16激光雷达的工作频率为5～20hz，为平衡转速和扫描精度，一般将其设置为10hz。因此，lidar扫描经过每个重合方位角的频率为10hz，即由lidar扫描输出的触发每个camera(cam0、cam1、cam2、cam3)的trigger信号(trigger_0、trigger_1、trigger_2、trigger_3)的频率为10hz(如下图所示，其中lidar信号的上升沿表示每个扫描方位的数据有效)。当lidar的扫描数据中方位角与cam0的方位角w0重合时，生成cam0的触发信号trigger_0，依次类推生成cam1、cam2、cam3的触发信号trigger_1、trigger_2、trigger_3。若仅依此trigger信号对camera进行触发，则camera帧频为10fps(每秒的视频帧数)。若10fps的帧频无法满足后端机器视觉算法需求(或其他原因)，可将所有触发信号进行合并，即生成一个频率可调(10hz、20hz、30hz或40hz)的cam_tri信号(如图7所示)，这样既能满足多相机同时触发、camera与lidar同步控制，又能满足人眼和机器视觉的需求。

实施例二：

本发明实施例还提供了一种同步控制装置，该同步控制装置主要用于执行本发明实施例上述内容所提供的同步控制方法，以下对本发明实施例提供的同步控制装置做具体介绍。

图8是根据本发明实施例的一种同步控制装置的示意图，如图8所示，该同步控制装置主要包括：获取单元10，确定单元20和执行单元30。

所述获取单元10用于获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；

所述确定单元20用于基于所述激光线束发射方位角和所述相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，所述目标相机为与所述激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；

所述执行单元30用于向所述目标相机发送触发指令，以使所述目标相机基于所述触发指令采集图像信息。

在本发明实施例中，首先，获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角；然后，基于激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角，确定出目标相机，其中，目标相机为与激光线束发射方位角重合的视场角所对应的相机；最后，向目标相机发送触发指令，以使目标相机基于触发指令采集图像信息，通过由激光雷达的数据来决定相机采集图像的时间，达到了激光雷达和相机同时采集周围环境数据的目的，进而解决了现有技术中现有的激光雷达与相机的同步控制方法的控制精度较低的技术问题，从而实现了对激光雷达与相机进行高精度的同步控制的技术效果。

可选地，所述装置还包括：构建单元，用于基于所述激光雷达的扫描角速度和所述激光雷达在相邻方位角发射激光线束的时间间隔，构建所述激光雷达的信号数据包，其中，所述信号数据包中包括：所述激光雷达的各个激光线束发射方位角，每个激光线束方位角对应的激光线束的发射时间戳。

可选地，所述激光雷达的扫描范围为360°。

可选地，所述相机组的视场角覆盖范围为360°。

本申请还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述方法实施例中任一所述方法。

实施例三：

如图9所示，电子设备900包括一个或多个处理器902、一个或多个存储装置904、输入装置906、输出装置908以及数据采集器910，这些组件通过总线系统912和/或其它形式的连接机构(未示出)互连。应当注意，图9所示的电子设备900的组件和结构只是示例性的，而非限制性的，根据需要，所述电子设备也可以具有其他组件和结构。

所述处理器902可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制所述电子设备900中的其它组件以执行期望的功能。

所述存储装置904可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器902可以运行所述程序指令，以实现下文所述的本发明实施例中(由处理器实现)的客户端功能以及/或者其它期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储各种应用程序和各种数据，例如所述应用程序使用和/或产生的各种数据等。

所述输入装置906可以是用户用来输入指令的装置，并且可以包括键盘、鼠标、麦克风和触摸屏等中的一个或多个。

所述输出装置908可以向外部(例如，用户)输出各种信息(例如，图像或声音)，并且可以包括显示器、扬声器等中的一个或多个。

所述数据采集器910获取激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角，并且将获取到的激光雷达的激光线束发射方位角和相机组中各个相机的视场角存储在所述存储装置904中以供其它组件使用。

示例性地，用于实现根据本发明实施例的数据搜索方法的示例电子设备可以被实现为诸如服务器等设备上。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，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，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述以权利要求的保护范围为准。