测距雷达的数据去噪方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种测距雷达的数据去噪方法、装置、电子设备和非暂态计算机可读存储介质。


背景技术：

2.当前，基于二维激光扫描的管道内部成像过程中，通常根据同一帧激光信号的回波信号构建二维图像显示管道内部的二维图像数据。
3.采用摄像机装置对管道进行电视检测是最常用的管道内部检测方法，通过电视检测可直观了解管道内部状况，但无法量化各类管道缺陷，例如，因管道的变形、沉积、障碍物等造成的过水断面损失。
4.采用测距雷达进行管道轮廓成像与电视检测的管道内部影像对照分析，可以直观了解管道内部状况并量化管道检测中发现的各类缺陷。电视检测依赖的摄像机装置必需置于激光测距雷达前方，以保障画面无遮挡，能够正常且全面地观测设备前进路线并录制检测视频。
5.测距雷达一般搭载在行进器中，需要沿360度环向扫描测量管道内壁轮廓。受到摄像机前置时装配结构的遮挡，测距雷达会具有一定角度范围的环向测距盲区，这样采用单个测距雷达就无法得到完整的管道内壁断面轮廓成像。此时，通过采用两个或多个测距雷达相互补偿盲区，可以实现完整管道内壁断面轮廓成像。
6.采用两个或多个测距雷达同时对管道内壁进行轮廓成像时，其得到的成像数据容易出现噪点较多的情况，影响管道轮廓的成像效果。


技术实现要素：

7.本发明提供一种测距雷达的数据去噪方法、装置、电子设备和非暂态计算机可读存储介质，用以解决现有技术中多个测距雷达对管道进行成像扫描时成像数据噪点较多的缺陷，实现较为准确的管道轮廓成像。
8.本发明提供一种测距雷达的数据去噪方法，包括：将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，所述测量数据由位于待测量管道中的所述至少两个测距雷达沿同一扫描区域对所述待测量管道的内壁进行扫描测距得到；获取所述融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值；根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，所述第一距离为所述当前数据点与所述当前数据点的前方相邻数据点的距离，所述第二距离为所述当前数据点与所述当前数据点的后方相邻数据点的距离。
9.根据本发明提供的一种测距雷达的数据去噪方法，所述根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断所述当前数据点是否为噪点，包括：若所述第一距离与所述均值的比值，以及，所述第二距离与所述均值的比值均大于设定的第一阈值，则所述当前数据点为噪点。
10.根据本发明提供的一种测距雷达的数据去噪方法，所述根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断所述当前数据点是否为噪点，还包括：若所述第一距离与所述均值的比值，或者，所述第二距离与所述均值的比值小于等于所述第一阈值，则所述当前数据点不为噪点。
11.根据本发明提供的一种测距雷达的数据去噪方法，所述根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断所述当前数据点是否为噪点，还包括：依次判断所述融合数据的全部数据点是否为噪点。
12.根据本发明提供的一种测距雷达的数据去噪方法，所述根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断所述当前数据点是否为噪点之后，所述数据去噪方法包括：过滤掉所述融合数据中的噪点，形成成像数据，以根据所述成像数据得到所述待测量管道内壁的轮廓成像。
13.根据本发明提供的一种测距雷达的数据去噪方法，所述将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，包括：根据测量数据的距离参数值和角度参数值将不同测距雷达的测量数据转换到同一坐标系下；将坐标系转换后的所述不同测距雷达的测量数据进行数据融合。
14.根据本发明提供的一种测距雷达的数据去噪方法，所述将坐标系转换后的所述不同测距雷达的测量数据进行数据融合，包括：针对不同测距雷达对所述待测量管道内壁的测量范围的重合部分，将所述不同测距雷达得到的测量数据叠加，得到重合部分数据；针对所述不同测距雷达对所述待测量管道内壁的测量范围的未重合部分，以测量所述未重合部分的测距雷达的测量数据作为未重合部分数据；根据所述重合部分数据和所述未重合部分数据得到所述融合数据。
15.本发明还提供一种测距雷达的数据去噪装置，包括：融合单元，用于将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，所述测量数据由位于待测量管道中的所述至少两个测距雷达沿同一扫描区域对所述待测量管道的内壁进行扫描测距得到；获取单元，用于获取所述融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值；判断单元，用于根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，所述第一距离为所述当前数据点与所述当前数据点的前方相邻数据点的距离，所述第二距离为所述当前数据点与所述当前数据点的后方相邻数据点的距离。
16.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测距雷达的数据去噪方法的步骤。
17.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测距雷达的数据去噪方法的步骤。
18.本发明提供的测距雷达的数据去噪方法、装置、电子设备和非暂态计算机可读存储介质，通过对不同测距雷达的测量数据进行数据融合，根据融合数据的数据点之间的距离得到距离均值，并根据单个数据点与相邻数据点的距离与距离均值的大小关系判断当前数据点是否为噪点，实现了根据融合数据的数据点之间的距离关系对噪点的判断，从而可以去除噪点，以得到较为精准的待测量管道内部的轮廓成像。
附图说明
19.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一简单地介绍，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。
20.图1是本发明提供的测距雷达的数据去噪方法的流程示意图；
21.图2是本发明提供的测距雷达的安装位置的示意图；
22.图3是本发明提供的测距雷达的数据融合的流程示意图；
23.图4a是本发明提供的去噪前的融合数据形成的轮廓成像的示意图；
24.图4b是本发明提供的去噪后的融合数据形成的轮廓成像的示意图；
25.图5是本发明提供的测距雷达的数据去噪装置的结构示意图；
26.图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
27.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。
28.相关技术中，在使用两个或者多个测距雷达对管道的轮廓进行成像检测时，得到的成像数据噪点较多。
29.为解决该技术问题，发明实施例提供一种测距雷达的数据去噪方法、装置、电子设备和非暂态计算机可读存储介质。
30.下面结合图1至图6对本发明示例实施方式进行详细说明。
31.如图1所示的是本发明实施例的测距雷达的数据去噪方法的流程图。本发明实施例提供的方法可以由任意具备计算机处理能力的电子设备执行，例如终端设备和/或服务器。如图1所示，该测距雷达的数据去噪方法包括：
32.步骤102，将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，测量数据由位于待测量管道中的至少两个测距雷达沿同一扫描区域对待测量管道的内壁进行扫描测距得到。
33.具体地，测距雷达可以为激光扫描测距雷达，该激光扫描测距雷达向目标扫描区域发射激光信号，并接收激光信号遇到障碍物后返回的回波信号。对回波信号进行分析可以得到测距雷达距离障碍物各个点的距离，进而可以得到障碍物的轮廓成像。测量数据即为根据回波信号形成的数据。在测距雷达对待测量管道进行扫描测距时，测距雷达发射的激光信号垂直于待测量管道的中轴线方向形成连续扫描区域。同一扫描区域指的是位于管道内壁同一个圆周上的若干测量点。
34.步骤104，获取融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值。
35.具体地，融合数据的各个数据点所表征的数据点与融合数据所在的坐标原点的距离可以映射到一个圆周上。沿着圆周按照一个设定的方向统计数据点时，可以认为当前数据点沿着该设定方向的下一个数据点为当前数据点的前方相邻数据点，当前数据点逆着该
设定方向的下一个数据点为当前数据点的后方相邻数据点。这里，设定的方向可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。相邻数据点包括前方相邻数据点和后方相邻数据点。距离的均值为融合数据的各相邻数据点之间的距离的均值，例如，融合数据一共有q个数据点，则可以得到各相邻数据点之间的距离的q
‑
1个距离数据，这些距离数据求和并除以 q
‑
1，即可以得到该距离的均值。
36.步骤106，根据第一距离、第二距离与均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，第一距离为当前数据点与当前数据点的前方相邻数据点的距离，第二距离为当前数据点与当前数据点的后方相邻数据点的距离。
37.具体地，当前数据点即为融合数据中的任一个数据点，将该数据点对应的第一距离和第二距离与均值结合进行判断，即可以得到该数据点是否为噪点。
38.如图2所示，本发明实施例提供的测距雷达的测距系统包括：位于待测量管道201中的左雷达2021和右雷达2022，这里，左雷达2021 即第一测距雷达，右雷达2022即第二测距雷达。左雷达2021和右雷达2022用于分别向待测量管道的内壁发送激光信号并对应接收返回的第一回波信号和第二回波信号，其中，第一测距雷达和第二测距雷达的中心点的连线沿待测量管道的截面的直径方向。具体地，第一测距雷达和第二测距雷达的中心点的连线的中点即为该待测量管道的截面的中心o。
39.控制器203可以获取分别解析第一回波信号和第二回波信号并对应得到的第一测量数据和第二测量数据，并将第一测量数据和第二测量数据进行数据融合，得到融合数据；根据融合数据即可以得到待测量管道内壁的轮廓成像。
40.控制器203可以通过无线通信方式或者有线通信方式与左雷达 2021和右雷达2022通信连接，以获取测距雷达的测量数据并进行数据融合处理、去噪并最终得到待测量管道内壁的轮廓成像。
41.该测距雷达可以包括旋转机构和固定机构，旋转机构用于带动测距雷达的激光发射器和回波采集器进行转动，固定机构用于固定旋转机构，并使得测距雷达固定在行进器上。
42.在进行二维激光扫描时，测距雷达的旋转机构每旋转一次，即向一个采样点即单点发送激光信号，从而可以采集到的一个单点的回波信号。当旋转机构旋转360度后，即可以得到标准管道内壁的一个圆周上的所有单点的二维距离信息，从而完成整个二维激光扫描测距。
43.在对待测量管道进行轮廓成像扫描时，可以把测距雷达放到待测量管道中，这里，待测量管道可以水平放置，可以把测距雷达尽量位于远离待测量管道的内壁的位置。优选地，可以使得测距雷达位于在待测量管道的中心，这样可以提高距离检测的精确度。
44.在设置好测距雷达后，启动测距雷达对标准管道进行扫描测量，即对管道内部的多个单点依次进行激光扫射，并依次获取激光在管道内部的多个单点反射后形成的反射光波，反射光波即激光信号的回波信号。这里，多个单点的位置可以位于标准管道的同一横截面上，并均匀分布在该横截面的圆周上。
45.如图3所示，在步骤102中，可以包括以下步骤：
46.步骤302，根据测量数据的距离参数值和角度参数值将不同测距雷达的测量数据转换到同一坐标系下。
47.步骤304，将坐标系转换后的不同测距雷达的测量数据进行数据融合。
48.数据融合指的是第一测量数据和第二测量数据叠加后形成新的数据。以两个测距雷达对管道内壁进行测量得到的测量数据的数据融合过程为例，第一测量数据是以第一测距雷达的位置为坐标原点的第一坐标系下的测量数据，第二测量数据是以第二测距雷达的位置为坐标原点的第二坐标系下的测量数据。在步骤302中，将第一测量数据和第二测量数据转换到同一坐标系下，即为将第一测量数据和第二测量数据转换为同一坐标系下的数据。
49.第一测量数据包括第一距离参数值和第一角度参数值，第二测量数据包括第二距离参数值和第二角度参数值，将第一测量数据和第二测量数据转换到同一坐标系下，首先需要根据第一距离参数值、第一角度参数值、第二距离参数值和第二角度参数值获取第一测距雷达所在位置和第二测距雷达所在位置的间距，以及获取第一测量数据所在的第一坐标系和第二测量数据所在的第二坐标系。这里，间距为第一测距雷达所在位置的中心点和第二测距雷达所在位置的中心点的相隔的距离。根据该间距将第一坐标系和第二坐标系中的一个或两个坐标系的原点进行平移，即可以将第一测量数据和第二测量数据转换到同一坐标系下。
50.在步骤304中，针对不同测距雷达对待测量管道内壁的测量范围的重合部分，将不同测距雷达得到的测量数据叠加，得到重合部分数据；针对不同测距雷达对待测量管道内壁的测量范围的未重合部分，以测量未重合部分的测距雷达的测量数据作为未重合部分数据；根据重合部分数据和未重合部分数据得到融合数据。
51.进行数据融合时，首先要去掉第一测量数据对应的第一测量盲区的部分无效数据，以及去掉第二测量数据对应的第二测量盲区的部分无效数据，然后将剩下的数据进行融合处理，即需要对第一测量数据和第二测量数据在测距雷达的自身盲区之外的所有数据进行融合处理。
52.通过数据融合后得到的完整的有效数据，可以消除使用一个测距雷达由于环境变化导致成像不完整的弊端。
53.以上仅针对两个测距雷达对管道内壁进行测量时的数据融合过程进行详述，在实际应用中，也可以使用三个或更多个测距雷达对管道内壁进行测量，这些测距雷达的测量数据的数据融合方法与两个测距雷达的数据融合方法相同。
54.在步骤106中，若第一距离与均值的第一比值，以及，第二距离与均值的第二比值均大于设定的第一阈值，则当前数据点为噪点。第一比值和第二比值均大于设定的第一阈值时，当前数据点为噪点，若第一比值和第二比值中的一个或者两个小于等于第一阈值，则当前数据点不为噪点。
55.例如，设置第一阈值阀值为1.1时，若数据点之间距离的均值为 5mm，该数据点与前方相邻数据点的距离为6mm，与后方相邻数据点的距离是7mm。这时，6mm/5mm＞1.1，7mm/5mm＞1.1，则该数据点为噪点。
56.设置第一阈值阀值为1.2时，若数据点之间距离的均值为5mm，该数据点与前方相邻数据点的距离为5.5mm，与后方相邻数据点的距离是7mm。这时，5.5mm/5mm＜1.2，7mm/5mm＞1.2，则该数据点不为噪点。
57.设置第一阈值阀值为1.2时，若数据点之间距离的均值为5mm，该数据点与前方相
邻数据点的距离为6mm，与后方相邻数据点的距离是7mm。这时，6mm/5mm＝1.2，7mm/5mm＞1.2，则该数据点不为噪点。
58.在步骤106中，依次判断融合数据的全部数据点是否为噪点。之后，过滤掉融合数据中的噪点，形成成像数据，以根据成像数据得到待测量管道内壁的轮廓成像。
59.轮廓成像指的是将障碍物检测信息发送至目标显示终端以及在目标显示终端上进行显示。根据融合数据可以得到待测量管道内壁的各个采样点与坐标系转换后的坐标系原点的相对位置关系，从而可以获取待测量管道内壁的轮廓信息，以进一步将该轮廓信息在目标显示终端上进行显示。
60.如图4a和4b所示的分别是采用本发明实施例中的数据去噪方法进行去噪之前和之后的融合数据形成轮廓成像的示意图。
61.本发明提供的测距雷达的数据去噪方法，通过对不同测距雷达的测量数据进行数据融合，根据融合数据的数据点之间的距离得到距离均值，并根据单个数据点与相邻数据点的距离与距离均值的大小关系判断当前数据点是否为噪点，实现了根据融合数据的数据点之间的距离关系对噪点的判断，从而可以去除噪点，以得到较为精准的待测量管道内部的轮廓成像。
62.下面对本发明提供的测距雷达的数据去噪装置进行描述，下文描述的测距雷达的数据去噪装置与上文描述的测距雷达的数据去噪方法可相互对应参照。
63.如图5所示，本发明实施例提供的测距雷达的数据去噪装置包括：
64.融合单元502，用于将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，测量数据由位于待测量管道中的至少两个测距雷达沿同一扫描区域对待测量管道的内壁进行扫描测距得到。
65.获取单元504，用于获取融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值。
66.判断单元506，用于根据第一距离、第二距离与均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，第一距离为当前数据点与当前数据点的前方相邻数据点的距离，第二距离为当前数据点与当前数据点的后方相邻数据点的距离。
67.由于本发明的示例实施例的测距雷达的数据去噪装置的各个功能模块与上述测距雷达的数据去噪方法的示例实施例的步骤对应，因此对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明上述的测距雷达的数据去噪方法的实施例。
68.本发明提供的测距雷达的数据去噪装置，通过对不同测距雷达的测量数据进行数据融合，根据融合数据的数据点之间的距离得到距离均值，并根据单个数据点与相邻数据点的距离与距离均值的大小关系判断当前数据点是否为噪点，实现了根据融合数据的数据点之间的距离关系对噪点的判断，从而可以去除噪点，以得到较为精准的待测量管道内部的轮廓成像。
69.图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口 (communicationsinterface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行测距雷达的数据去噪方法，该方法包括：将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，所述测量数据由位于待测量管道中的所述至少两个测距雷达沿同一扫描区
域对所述待测量管道的内壁进行扫描测距得到；获取所述融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值；根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，所述第一距离为所述当前数据点与所述当前数据点的前方相邻数据点的距离，所述第二距离为所述当前数据点与所述当前数据点的后方相邻数据点的距离。
70.此外，上述的存储器630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
‑
onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
71.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测距雷达的数据去噪方法，该方法包括：将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，所述测量数据由位于待测量管道中的所述至少两个测距雷达沿同一扫描区域对所述待测量管道的内壁进行扫描测距得到；获取所述融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值；根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，所述第一距离为所述当前数据点与所述当前数据点的前方相邻数据点的距离，所述第二距离为所述当前数据点与所述当前数据点的后方相邻数据点的距离。
72.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测距雷达的数据去噪方法，该方法包括：将至少两个测距雷达返回的测量数据进行数据融合，得到包括若干依次排列的数据点的融合数据，所述测量数据由位于待测量管道中的所述至少两个测距雷达沿同一扫描区域对所述待测量管道的内壁进行扫描测距得到；获取所述融合数据中各相邻数据点之间的距离的均值；根据第一距离、第二距离与所述均值的关系判断当前数据点是否为噪点，其中，所述第一距离为所述当前数据点与所述当前数据点的前方相邻数据点的距离，所述第二距离为所述当前数据点与所述当前数据点的后方相邻数据点的距离。
73.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。
74.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。
75.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。