[發明專利]一種距離傳感器外參數標定方法和系統

有效

• 申請號: 201710362353.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107229043B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 段玉林;史云
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G01S17/42
• 代理公司: 北京譽加知識產權代理有限公司 11476
• 代理人: 胡冰

本發明提出一種距離傳感器外參數標定方法和系統，所述方法包括：S1，布置一個三腳架，三腳架位于待標定的距離傳感器的掃描范圍內，三腳架包括四個頂點S、A、B和C，點A、B、C位于底面上；S2，測量三腳架的三個斜邊SA、SB、SC長度及三個底邊AB、BC、AC的長度，建立三腳架坐標系，求解三腳架坐標系的各頂點坐標；S3，根據各個距離傳感器的掃描數據，計算各個距離傳感器在三腳架坐標系下的位置參數；S4，根據各個距離傳感器相對于三腳架坐標系下的旋轉矩陣和平移矩陣，選擇其中一個距離傳感器為參考坐標系，計算其他距離傳感器相對與該距離傳感器參考坐標系下的旋轉矩陣和平移矩陣。本發明無需借助相機單次測量即可實現多傳感器的標定。

技術領域

本發明涉及距離傳感器的位置標定技術，更具體地，涉及距離傳感器外參數的標定方法。

背景技術

在環境感知測量系統中，為了保證感知系統的魯棒性，采用多個傳感器獲取環境信息是未來發展趨勢。例如道路三維測量系統，自動駕駛系統，機器人環境感知系統中等，通常會采用多個距離傳感器如激光掃描傳感器來獲取環境信息。

多傳感器位姿標定是進行多傳感器信息融合的必要處理步驟。例如，在使用來自多個激光掃描傳感器的數據之前，需要對各個傳感器的相對位置和姿態進行標定，以便將各激光傳感器的數據統一到同一個坐標系下進行計算。

由于激光雷達獲取的是距離數據，不包含紋理特征，且激光雷達掃描時發出的激光為不可見光，因此很難獲取同名特征點以用于標定計算，使得多激光傳感器6DOF(六自由度)外參數標定難以實現。

目前通常采用圓柱長桿和棋盤格標定板來實現多激光傳感器外參數標定。采用圓柱長桿標定只適用于同一平面內的多激光傳感器的標定，即只能實現3DOF(三自由度)外參數標定。采用棋盤格標定方法可以實現6DOF參數標定，但是，一方面需要借助相機來輔助,同時也使得標定精度會受到相機自身標定精度的影響。另一方面，需要在不同位置擺放標定板并多次采集數據，使得標定過程費時費力。

發明內容

本發明的目的是解決多個距離傳感器之間的外參數自動校準問題。傳感器的外參數包括位置和姿態(x,y,z,yaw,pitch,roll)等6個變量。為此，本發明中提出了一種新型的多個距離傳感器6DOF外參數標定裝置和標定方法。

本發明的距離傳感器外參數標定方法包括：

S1，布置一個三腳架，三腳架位于待標定的距離傳感器的掃描范圍內，三腳架包括S、A、B和C四個頂點，其中點A、B、C位于底面上；

S2，測量三腳架的三個斜邊SA、SB、SC長度及三個底邊AB、BC、AC的長度，建立三腳架坐標系，求解所述三腳架坐標系的各頂點坐標；

S3，根據各個距離傳感器的掃描數據，計算各個距離傳感器在所述三腳架坐標系下的位置參數；以及

S4，根據各個距離傳感器相對于三腳架坐標系下的旋轉矩陣和平移矩陣，選擇其中一個距離傳感器為參考坐標系，計算其他距離傳感器相對與該距離傳感器參考坐標系下的旋轉矩陣和平移矩陣。

本發明還提出一種距離傳感器外參數標定系統，包括：處理器，所述處理器被配置為執行如下步驟：

S1，布置一個三腳架，并使三腳架位于待標定的距離傳感器的掃描范圍內，三腳架包括S、A、B和C四個頂點，其中點A、B、C位于底面上；

S2，測量三腳架的三個斜邊SA、SB、SC長度及三個底邊AB、BC、AC的長度，建立三腳架坐標系，求解所述三腳架坐標系的各頂點坐標；

S3，根據各個距離傳感器的掃描數據，計算各個距離傳感器在所述三腳架坐標系下的位置參數；以及