[發明專利]一種基于激光雷達和相機的聯合標定方法及計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 201811290090.7
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN111123242B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 張劍華;巴瑛
• 申請（專利權）人: 北京亞興智數科技有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G06T7/80
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 許秀惠

本申請涉及一種基于激光雷達和相機的聯合標定方法及計算機可讀存儲介質，該聯合標定方法包括以下步驟：對激光雷達提取的激光雷達點云進行邊緣檢測，提取背景部分邊緣點，通過激光雷達點的深度差尋找每個背景邊緣點對應的前景邊緣點，通過多次尋找比較得到更接近邊緣的前景邊緣點，隨后分別提取激光雷達邊緣點云和同一時刻相機獲取邊緣圖像中的圓的圓心和半徑，通過針孔相機模型計算相機和激光雷達間的平移向量，在得到的平移向量的鄰域空間內搜索標定參數，以找到使投影誤差最小化的標定結果，其能夠高精度地提取激光雷達掃在物體邊緣的點，避免了由于激光雷達分辨率低導致的精度不夠問題。通過得到的精確邊緣點，能夠得到更準確的標定結果。

技術領域

本申請涉及標定領域，尤其涉及一種基于激光雷達和相機的聯合標定方法及計算機可讀存儲介質。

背景技術

激光雷達和相機的融合被廣泛應用于機器人視覺中的三維重建、自主導航和定位以及無人機等領域。單個傳感器具有局限性，如相機易受光照、模糊外界環境影響，激光雷達數據點稀疏，而二者的融合可以彌補各自缺陷。

為了融合激光雷達和相機獲取的信息，進行兩者之間的聯合標定是必不可少的。通過標定確定兩個傳感器空間坐標系之間的相互轉換關系，從而使不同傳感器獲得的信息融合到統一坐標系下。目前多線激光雷達和相機間聯合標定的方法大多使用一些具有空間幾何特征的標定物，利用激光雷達在邊緣處點的深度不連續性，提取距離突變的點作為邊緣點，以用作標定的特征點，并和圖像中提取的邊緣信息進行配準，但由于激光雷達分辨率的影響，距離突變的點不是剛好準確位于物體邊緣的點，因此獲取的標定邊緣點并不準確，從而影響標定結果的準確性。

因此，如何設計一種基于激光雷達和相機的聯合標定方法，使激光雷達能過獲取準確的邊緣點用作標定，是實現激光雷達和相機精細標定需要解決的問題。

發明內容

為了解決上述技術問題或者至少部分地解決上述技術問題，本申請提供了一種基于激光雷達和相機的聯合標定方法及計算機可讀存儲介質

有鑒于此，第一方面，本申請提供了一種基于激光雷達和相機的聯合標定方法，該聯合標定方法包括以下步驟：步驟1，對相機進行內參標定，以得到相機的內參矩陣；步驟2，提取第n幀獲取的激光雷達點云中的第一前景邊緣點和背景邊緣點，其中，n為正整數；步驟3，對于第n+1幀獲取的激光雷達點云，將其中最靠近邊緣的距離突變且與背景邊緣點水平角度差最小的點作為第二前景邊緣點；步驟4，對于第n+2幀的激光雷達點云，重復執行步驟3，以得到第三前景邊緣點，并將其與第二前景邊緣點進行比較，取兩者中更靠近邊緣的距離突變點作為第四前景邊緣點；步驟5，按照幀順序依次獲取新的一幀，重復執行步驟4，直到第n+k幀，以得到最終的第五前景邊緣點，以及記錄第n+k幀的時刻，其中，k為正整數；步驟6，根據第五前景邊緣點和第n+k幀的時刻，提取第一圓半徑和第一圓心坐標，并利用相機模型計算相機和激光雷達坐標系之間的平移向量；步驟7，在平移向量的鄰域空間內搜索標定參數，選擇使投影誤差最小的標定參數作為標定結果。

作為本發明的一個實施例，提取第n幀獲取的激光雷達點云中的第一前景邊緣點和背景邊緣點包括：步驟21，對于第n幀獲取的激光雷達點云，計算第i個點和同一掃描線上的其相鄰的兩個點i-1和i+1到激光雷達的第一距離差的最大值，其中，i均為正整數；步驟22，提取第一距離差的最大值大于閾值的點，以得到邊緣點，其中，邊緣點包括第一前景邊緣點和背景邊緣點。

作為本發明的一個實施例，對于第n+1幀獲取的激光雷達點云，將其中最靠近邊緣的距離突變且與背景邊緣點水平角度差最小的點作為第二前景邊緣點包括：步驟31，對于第n+1幀獲取的激光雷達點云，遍歷所有的第一背景邊緣點，計算第n+1幀中與第一背景邊緣點位于同一掃描線上的點和背景邊緣點的第二距離差；步驟32，在第二距離差大于閾值的情況下，將其對應的點存入前景點云中；步驟33，對于前景點云中的每個點，計算其與第一前景邊緣點的第一水平角度差；步驟34，將第一水平角度差最小的點作為第二前景邊緣點。