大型活动中车辆安全距离的测量方法和装置

1.本发明涉及激光雷达测距技术领域，尤其涉及一种大型活动中车辆安全距离的测量方法和装置。


背景技术：

2.激光雷达测距被广泛应用于距离测量中。然而在利用激光雷达测量方阵队列时，相关技术中，虽然激光雷达可以显示数据的分布，但无法对障碍物进行有效地筛选，测量准确度较低。


技术实现要素：

3.本发明提供一种大型活动中车辆安全距离的测量方法和装置，用以解决现有技术中激光雷达无法对障碍物进行有效地筛选的缺陷，提高测量的准确性。
4.本发明提供一种大型活动中车辆安全距离的测量方法，包括：
5.获取由激光雷达采集的实时点云数据和所述实时点云数据对应的时刻值；
6.基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；
7.基于所述最小距离和所述时刻值，输出目标图像，所述目标图像用于表征所述最小距离随所述时刻值变化的情况。
8.根据本发明提供的一种大型活动中车辆安全距离的测量方法，所述基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离，包括：
9.对所述实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据，所述目标点云数据用于表征所述多个运动物体与所述目标车辆之间的位置关系；
10.基于所述目标点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离。
11.根据本发明提供的一种大型活动中车辆安全距离的测量方法，所述对所述实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据，包括：
12.基于目标采样范围、目标数量阈值和目标角度范围中的至少一项，对所述实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据。
13.根据本发明提供的一种大型活动中车辆安全距离的测量方法，所述目标角度范围通过如下步骤确定：
14.获取所述激光雷达的位置信息和所述多个运动物体的高度信息；
15.基于所述位置信息、所述高度信息和所述实时点云数据，确定所述目标角度范围。
16.根据本发明提供的一种大型活动中车辆安全距离的测量方法，所述基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离，包括：
17.基于所述实时点云数据，确定所述目标车辆与各所述运动物体之间的第一距离；
18.从多个所述第一距离中，确定所述最小距离。
19.根据本发明提供的一种大型活动中车辆安全距离的测量方法，所述基于所述最小距离和所述时刻值，输出目标图像，包括：
20.基于所述最小距离和所述时刻值，确定所述最小距离随所述时刻值变化的变化关系；
21.基于所述变化关系，生成并输出所述目标图像。
22.本发明还提供一种大型活动中车辆安全距离的测量装置，包括：
23.第一获取模块，用于获取由激光雷达采集的实时点云数据和所述实时点云数据对应的时刻值；
24.第一确定模块，用于基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；
25.第二确定模块，用于基于所述最小距离和所述时刻值，输出目标图像。
26.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述大型活动中车辆安全距离的测量方法。
27.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述大型活动中车辆安全距离的测量方法。
28.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述大型活动中车辆安全距离的测量方法。
29.本发明提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法和装置，基于实时点云数据生成目标车辆与运动物体之间的最小距离，显著提高了激光雷达在车辆巡游情景下测量结果的准确性；基于最短距离与其对应的时刻值，生成目标图像以表示目标车辆与运动物体之间的最小距离随时间变化的的关系，具有较高的可视化程度和及时性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明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。
31.图1是本发明提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法的流程示意图之一；
32.图2是本发明提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法的流程示意图之二；
33.图3是本发明提供的大型活动中车辆安全距离的测量装置的结构示意图；
34.图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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作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。
36.下面结合图1-图2描述本发明的大型活动中车辆安全距离的测量方法。
37.该大型活动中车辆安全距离的测量方法的执行主体可以为车辆，或者可以为设置于车辆上的装置，或者可以为与车辆通讯连接的服务器，或者还可以为用户的终端，如手机
或电脑等。
38.如图1所示，该大型活动中车辆安全距离的测量方法，包括：步骤110、步骤120和步骤130。
39.步骤110、获取由激光雷达采集的实时点云数据和实时点云数据对应的时刻值；
40.在该步骤中，激光雷达设置于目标车辆上。
41.目标车辆即为待测车辆，待测车辆可以为大型节庆活动中，用于巡游的车辆，如巡游花车或者巡游礼车等。
42.可以理解的是，在目标车辆巡游过程中，目标车辆的前后左右可能存在表演或围观的人群以及表演方阵等。则需对目标车辆与周围人群之间的距离进行实时测量，以保证目标车辆在巡游过程中的行驶安全。
43.激光雷达用于采集实时点云数据。
44.激光雷达可以设置于目标车辆的任意位置，激光雷达的数量可以为一个，或者可以为多个，本技术不做限定。
45.其中，点云数据(point cloud data)是指在一个三维坐标系统中的一组向量的集合。
46.点云数据包括三维坐标，三维坐标用于表征每一个点在三维空间的位置信息。
47.在一些实施例中，点云数据还可以包括：颜色信息(rgb)或反射强度信息(intensity)。其中，颜色信息通常是通过相机获取彩色影像，然后将对应位置的像素的颜色信息赋予点云中对应的点。强度信息的获取是激光扫描仪接收装置采集到的回波强度，此强度信息与障碍物的表面材质、粗糙度、入射角方向，以及仪器的发射能量和激光波长有关。
48.时刻值为实时点云数据中的每一个数据所对应的采集时刻。
49.可以理解的是，在实际执行过程中，目标车辆和周围的障碍物都是实时移动的，目标车辆和障碍物之间的距离也在实时变化。
50.在一些实施例中，可以将采集到的实时点云数据及时刻值存储于本地服务器或云端服务器中，在需要时进行调取即可。
51.步骤120、基于实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；
52.在该步骤中，运动物体为目标车辆行驶过程中，周围的障碍物中可移动的障碍物，如移动的人群、动物和其他车辆等。
53.基于实时点云数据，可以得到目标车辆与运动物体之间的角度和距离信息，基于角度和距离信息，即可确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离。
54.发明人在研发过程中发现，相关技术中，在通过激光雷达测距时，所获取的点云数据包括目标车辆周围全部的障碍物信息所对应的点云数据。
55.该障碍物信息包括但不限于静止障碍物和运动障碍物，如围观人群、表演方阵、动植物以及其他车辆等信息。
56.而在进行巡游车辆的测距时，只需测量目标车辆与周围表演人群或表演方阵之间的距离，相关技术通过点云数据所获取的，是目标车辆与所有障碍物之间的最近距离，该最短距离可能为路上的石头、护栏或其他静止障碍物，而非与周围方阵的最近距离，从而导致最终测量得到的结果不准确。
57.而在本技术中，通过对实时点云数据进行处理，基于处理后的实时点云数据，可以得到目标车辆周围的运动物体之间的最小距离，显著提高测量结果的准确性。
58.在一些实施例中，步骤120还可以包括：
59.基于实时点云数据，确定目标车辆与各运动物体之间的第一距离；
60.从多个第一距离中，确定最小距离。
61.在该实施例中，第一距离包括多个，第一距离用于表征目标车辆周围的每一个运动物体(如运动方阵中的每一个人)与目标车辆的实时距离，多个第一距离的数值各不相同。
62.且第一距离是实时变化的。
63.可以理解的是，在实际执行过程中，每一个运动物体都对应有一组实时点云数据，基于实时点云数据，即可确定每一个运动物体与目标车辆之间的第一距离。
64.在得到多个第一距离后，从多个第一距离中筛选出距离最短的数据，确定为最小距离。
65.该最小距离即为目标车辆与最近的一个运动物体之间的距离。
66.需要说明的是，在基于实时点云数据生成目标车辆与运动物体之间的第一距离的过程中，需对实时点云数据进行筛选，以得到运动物体所对应的实时点云数据。
67.本发明将在后续实施例中对实时点云数据的筛选方式进行具体说明，在此先不做赘述。
68.步骤130、基于最小距离和时刻值，输出目标图像，目标图像用于表征最小距离随时刻值变化的情况。
69.在该步骤中，目标图像为用于表征最小距离随时刻值变化的图像。
70.基于目标图像，可以实时监测目标车辆与人群之间的最小距离及其变化情况，并基于变化情况及时调整目标车辆与人群之间的距离，从而确保目标车辆与人群始终保持在安全距离。
71.在一些实施例中，步骤130可以包括：
72.基于最小距离和时刻值，确定最小距离随时刻值变化的变化关系；
73.基于变化关系，生成并输出目标图像。
74.其中，目标图像可以表现为曲线图，横坐标为时刻值，纵坐标为最小距离。
75.变化关系也即最小距离随时刻值变化的关系。
76.目标图像可以进行本地显示，也可以进行网络显示，如显示于网站页面。
77.需要说明的是，在激光雷达的数量为多个的情况下，可以分别获取各激光雷达与运动对象之间的最小距离，并基于最小距离和时刻值，分别输出各激光雷达对应的目标图像。
78.在实际执行过程中，如图2所示，可以在目标车辆上设置一个或多个终端来执行本发明的部分步骤。
79.其中，每个终端包括：一个激光雷达、一个嵌入式开发板、一个电源、一个防水盒、激光雷达驱动、点云数据处理模块、通讯客户端以及代码管理模块。
80.在嵌入式开发板上配置好驱动，将其与激光雷达电连接，并与电源固定于防水盒中，一并设置于目标车辆上。
81.在激光雷达采集到实时点云数据后，将实时点云数据发送至嵌入式开发板，以执行降噪处理的步骤。
82.可以通过激光雷达驱动控制设置于目标车辆上的激光雷达，控制其启动、关闭、激光雷达的参数设置以及数据的接收等；
83.在激光雷达开启时，可以实时采集点云数据。
84.通过在目标车辆的不同位置设置多个激光雷达，可以获取由多个激光雷达所采集的多组点云数据。
85.各激光雷达分别与点云数据处理模块电连接，各点云数据处理模块分别与控制中心电连接。
86.点云数据处理模块可嵌入于该终端内，用于接收激光雷达发送的实时点云数据，基于实时点云数据计算出多个第一距离，并从多个第一距离中确定最短距离。
87.其中，点云数据处理模块是一个c++程序，将数据按照规定的数据结构接收到终端，该数据结构中包括点距离激光雷达的距离与角度。
88.各终端的点云数据处理模块将计算出的最小距离发送至控制中心。
89.其中，控制中心包括用于接收由终端发送的最小距离，以及发送激光雷达启动与关闭指令的服务端，和将数据发至服务器的客户端以及一个绘制某个终端最短距离随时间变化图像的可视化程序。
90.其中，客户端用于将实时点云数据和时刻值转发至控制中心，并由客户端接收控制中心的指令。
91.控制中心基于多个终端发送的最短距离，将最短距离及其对应的时刻值发送至与控制中心电连接的服务器。
92.服务器接收控制中心发送的数据，并对其进行处理，生成目标图像，将其显示在网站上。
93.其中，还可以设置代码管理模块，以管理用于执行以上步骤的代码程序。
94.在终端基于实时点云数据生成最小距离后，通讯客户端使用libcurl中的socket，基于udp协议，接收控制中心的指令并调用相关程序，包括启动雷达以及关闭雷达等，还会将最小距离发送给控制中心。由于终端较多，每个终端有一个由多个脚本组成的代码管理模块，会对程序按照配置文件进行更新与重新编译。
95.控制中心的服务端使用libcurl中的socket，基于udp协议，可以接收由终端发送的最短距离。并由可视化程序实时绘制接收到的最短距离。另一个服务端使用libcurl，基于http协议，将数据发送至服务器进行显示。
96.根据本发明实施例提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法，基于实时点云数据生成目标车辆与运动物体之间的最小距离，显著提高了激光雷达在车辆巡游情景下测量结果的准确性；基于最短距离与其对应的时刻值，生成目标图像以表示目标车辆与运动物体之间的最小距离随时间变化的的关系，具有较高的可视化程度和及时性；除此之外，还可以基于目标图像将目标车辆与人群始终控制在安全距离范围。
97.下面对实时点云数据的筛选方式进行具体说明。
98.在一些实施例中，步骤120还可以包括：
99.对实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据，目标点云数据用于表征多个
运动物体与目标车辆之间的位置关系；
100.基于目标点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离。
101.在该实施例中，目标点云数据用于表征多个运动物体与目标车辆之间的位置关系。
102.在实际执行过程中，通过对采集的实时点云数据进行筛选，以去掉石头或树木等障碍物对应的点云数据，得到人等移动物体对应的目标点云数据。
103.在得到目标点云数据后，计算目标车辆与每一个移动物体之间的第一距离，并从多个第一数据中筛选得到最小距离。
104.在一些实施例中，对实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据，包括：基于目标采样范围、目标数量阈值和目标角度范围中的至少一项，对实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据。
105.在该实施例中，目标采样范围用于表征激光雷达所采样的角度范围。
106.目标采样范围可以基于用户自定义，如设置为120
°
，以采集目标车辆前方方阵的点云数据。
107.通过目标采样范围，可以从实时点云数据中去掉不在目标采样范围内的点云数据，也即去掉不在水平采样角度范围内的点。
108.目标数量阈值用于表征激光雷达所采集的点云数据的点集密度。
109.通过目标数量阈值，可以从实时点云数据中去掉点集密度不符合规定的点云数据，也即去掉数量在一定阈值范围内的孤立点集。
110.目标角度范围用于表征点云数据中的三维坐标所对应的高度与角度等信息。
111.通过目标角度范围，可以从实时点云数据中去掉不在目标角度范围内的点云数据，也即去掉不符合人体规律的点。
112.在一些实施例中，目标角度范围可以通过如下步骤确定：
113.获取激光雷达的位置信息和多个运动物体的高度信息；
114.基于位置信息、高度信息和实时点云数据，确定目标角度范围。
115.在该实施例中，位置信息用于表征激光雷达和运动物体之间的水平距离，高度信息为激光雷达的安装高度。其中，水平距离可通过实时点云信息计算得到。
116.运动物体的高度信息可以包括人的高度。
117.例如，可以设置人的高度为0-2.5米，则可以通过当前激光雷达的高度、水平方向上的距离与人体高度算出人体的点的角度范围。
118.具体可通过公式：
119.θ1＝arctan((h2-h1)/x)；
120.θ2＝arctan(h1/x)；
121.计算得到，其中，θ1为激光雷达与人体头顶连线与基准线之间的角度，θ2为激光雷达与人体脚底连线与基准线之间的角度，h1为激光雷达的高度，h2为人体高度。
122.通过计算θ1和θ2之和，即可确定目标角度范围。
123.也即，全部点云数据中，满足目标角度范围内的点云数据，即为人体所对应的点云数据。
124.根据本发明实施例提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法，基于激光雷达的
高度、水平方向上的距离与人体高度确定目标角度范围，并基于目标角度范围对采集的实时点云数据进行筛选，可以确保最终得到的实时点云数据为目标车辆周围人体所对应的点云数据，从而有助于提高后续测量结果的准确性。
125.下面对本发明提供的大型活动中车辆安全距离的测量装置进行描述，下文描述的大型活动中车辆安全距离的测量装置与上文描述的大型活动中车辆安全距离的测量方法可相互对应参照。
126.如图3所示，该大型活动中车辆安全距离的测量装置，包括：第一获取模块310、第一确定模块320和第二确定模块330。
127.第一获取模块310，用于获取由激光雷达采集的实时点云数据和实时点云数据对应的时刻值；
128.第一确定模块320，用于基于实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；
129.第二确定模块330，用于基于最小距离和时刻值，输出目标图像，目标图像用于表征最小距离随时刻值变化的情况。
130.根据本发明实施例提供的大型活动中车辆安全距离的测量装置，基于实时点云数据生成目标车辆与运动物体之间的最小距离，显著提高了激光雷达在车辆巡游情景下测量结果的准确性；基于最短距离与其对应的时刻值，生成目标图像以表示目标车辆与运动物体之间的最小距离随时间变化的的关系，具有较高的可视化程度和及时性。
131.在一些实施例中，第一确定模块320还用于：
132.对实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据，目标点云数据用于表征多个运动物体与目标车辆之间的位置关系；
133.基于目标点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离。
134.在一些实施例中，第一确定模块320还用于：
135.基于目标采样范围、目标数量阈值和目标角度范围中的至少一项，对实时点云数据进行降噪处理，生成目标点云数据。
136.在一些实施例中，第一确定模块320还用于：
137.获取激光雷达的位置信息和多个运动物体的高度信息；
138.基于位置信息、高度信息和实时点云数据，确定目标角度范围。
139.在一些实施例中，第一确定模块320还用于：
140.基于实时点云数据，确定目标车辆与各运动物体之间的第一距离；
141.从多个第一距离中，确定最小距离。
142.在一些实施例中，第二确定模块330还用于：
143.基于最小距离和时刻值，确定最小距离随时刻值变化的变化关系；
144.基于变化关系，生成并输出目标图像。
145.根据本发明实施例提供的大型活动中车辆安全距离的测量装置，基于激光雷达的高度、水平方向上的距离与人体高度确定目标角度范围，并基于目标角度范围对采集的实时点云数据进行筛选，可以确保最终得到的实时点云数据为目标车辆周围人体所对应的点云数据，从而有助于提高后续测量结果的准确性。
146.图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处
理器(processor)410、通信接口(communications interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行大型活动中车辆安全距离的测量方法，该方法包括：获取由激光雷达采集的实时点云数据和所述实时点云数据对应的时刻值；基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；基于所述最小距离和所述时刻值，输出目标图像，目标图像用于表征最小距离随时刻值变化的情况。
147.此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
148.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法，该方法包括：获取由激光雷达采集的实时点云数据和所述实时点云数据对应的时刻值；基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；基于所述最小距离和所述时刻值，输出目标图像，目标图像用于表征最小距离随时刻值变化的情况。
149.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的大型活动中车辆安全距离的测量方法，该方法包括：获取由激光雷达采集的实时点云数据和所述实时点云数据对应的时刻值；基于所述实时点云数据，确定目标车辆与多个运动物体之间的最小距离；基于所述最小距离和所述时刻值，输出目标图像，目标图像用于表征最小距离随时刻值变化的情况。
150.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
151.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
152.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。