[發明專利]一種全固態激光雷達系統的數據融合并行處理方法及系統

有效

• 申請號: 201811514404.7
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109613558B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 孫禮朋;陳永然;隋學夫
• 申請（專利權）人: 北京華科博創科技有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/481;G01S7/487
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1.一種全固態激光雷達系統的深度數據并行處理方法，其特征在于包括：

步驟一，ToF(時間飛行)傳感器在嵌入式處理器控制下采集數據，所述嵌入式處理器處理生成深度數據；

步驟二，可見光傳感器在所述嵌入式處理器控制下采集可見光數據，所述嵌入式處理器處理生成可見光圖像；

步驟三，采用數據融合處理模塊按給定的分辨率要求對所述深度數據和所述可見光圖像進行插值或抽樣處理后，進行數據融合；

步驟四，將所述深度數據、可見光圖像以及融合后的數據發送給數據請求方；所述步驟一包括：

步驟1-1，在所述嵌入式處理器控制下，所述ToF傳感器在給定的工作參數下，所有像素點同時采集回波信號強度，并將模擬數字轉換器轉換后的數字信號發送給所述嵌入式處理器；

步驟1-2，所述嵌入式處理將接收到的原始數據，計算成4組差分幅值數據DCS0、DCS1、DCS2、DCS3；

步驟1-3，使用相位差方法，使用差分幅值數據DCS0、DCS1、DCS2、DCS3計算每個像素點的距離數據d；

步驟1-4，為提高測量精度，使用ToF傳感器的標定數據文件，校準每個像素點的距離數據，修正系統誤差；

步驟1-5，根據數據處理要求對所述深度數據進行處理，如果要求對所述深度數據進行濾波處理，使用濾波算法進行數據濾波處理；如果無數據濾波處理要求，轉到步驟1-6；

步驟1-6，將生成的深度數據緩存輸出給數據融合處理模塊；

步驟1-7，本幀數據采集結束，重復步驟1-1至步驟1-6完成所有幀數據采集；所述步驟二包括：

步驟2-1，在所述嵌入式處理器的控制下，可見光COMS/CCD傳感器在給定的工作參數下，采集生產RGB圖像數據并傳輸給所述嵌入式處理器；

步驟2-2，所述嵌入式處理器對RGB數據進行圖像降噪處理；

步驟2-3，將生成的可見光圖像數據緩存輸出給數據融合處理模塊；

步驟2-4，本幀數據采集結束，重復步驟2-1至步驟2-4完成所有幀數據采集；所述步驟三包括：

步驟3-1，利用同光軸光學結構，進行深度數據與可見光圖像的成像區域調整，使兩者的視場接近一致；

步驟3-2，按給定的分辨率要求，使用從低分辨率到高分辨率的插值或從高分辨率到低分辨率的抽樣，分別調整深度數據和可見光圖像的分辨率，使兩者的圖像數據便于配準；

步驟3-3，同時對深度數據進行多尺度分解，得到深度底層圖像數據；對可見光數據進行細節提取，得到可見光圖像細節數據；

步驟3-4，利用所述深度底層圖像數據和所述可見光圖像細節數據的特征，進行圖像融合，重構生成融合數據；

步驟3-5，對生成的所述融合數據進行偽彩色顯示處理，生產偽彩色圖像輸出；

通過激光光源發射850nm的脈沖激光照射被測物體，采集探測目標的發射的脈沖光，轉換成探測目標的深度數據，計算出每個像素點與中心軸的方位角，根據特征點的距離和方位角信息進行位姿數據解算，并以25Hz的數據刷新率傳輸給數據后處理系統。

2.一種全固態激光雷達系統的深度數據并行處理系統，用于實現權利要求1所述的一種全固態激光雷達系統的深度數據并行處理方法，其特征在于包括：

FPGA或多核處理器，所述FPGA或多核處理器置于所述全固態激光雷達系統的數據處理系統內，包括操作系統任務調度模塊、數據實時轉換模塊以及多算法并行處理模塊，所述操作系統任務調度模塊分別與所述數據實時轉換模塊以及所述多算法并行處理模塊連接，根據時序交替或同時使兩個模塊工作，所述數據實時轉換模塊以及所述多算法并行處理模塊相互電連接，從而傳遞數據并進行相應的處理。

3.根據權利要求2所述一種全固態激光雷達系統的深度數據并行處理系統，其特征在于：所述FPGA或多核處理器分成獨立的3個處理核，分別為1#處理核、2#處理核和3#處理核，1#處理核采集和處理深度數據，2#處理核采集和處理可見光數據，3#處理核實現兩種數據的融合處理和數據輸出控制，實現多核并行處理。

4.根據權利要求3所述一種全固態激光雷達系統的深度數據并行處理系統，其特征在于：所述1#處理核流水線分成：深度數據采集、幅值差分數據解算、原始深度數據解算、誤差修正和數據濾波處理這5個流水線段，實現深度數據的單核5段流水處理。