[發明專利]一種基于正交法向量的多線激光雷達外參數快速標定方法

有效

• 申請號: 201811401717.1
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109375195B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 商爾科;聶一鳴;朱琪;肖良;戴斌;張巍;劉帥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京慧智興達知識產權代理有限公司 11615
• 代理人: 韓龍;張曉龍

本發明公布了一種基于正交法向量的多線激光雷達外參數快速標定方法，主要涉及到無人駕駛汽車環境感知技術領域，該方法步驟為：選擇一個有平坦地面且有墻角的場景；把安裝了多線激光雷達的無人駕駛車輛正對著其中一面墻停放；選取照射在三個面上的雷達數據點集，標記為P1，P2，P3；對每個數據點集進行計算，得到點集的法向量I1，I2，I3；計算數據點集所對應的墻面在車體坐標系下的法向量集W1，W2，W3；標記NI＝[I1,I2,I3],NW＝[W1,W2,W3]；對H進行奇異值分解，得到旋轉矩陣R。本發明不需要專門的標定設備和嚴格的標定場景，具有原理簡單、操作方便且標定精度高的優點。

技術領域

本發明主要涉及到無人駕駛汽車環境感知技術領域，具體的說是一種基于正交法向量的多線激光雷達外參數的快速標定方法。

背景技術

多線激光雷達是無人駕駛汽車配備的一種重要傳感器，在自動駕駛過程中承擔了道路檢測、正負障礙物識別以及實時定位與建圖等重要任務，具有測量速度快、精度高和測距遠等優點，在無人駕駛領域中得到了廣泛應用。

在實際應用中，為了實現更好的環境感知效果，或者基于某些特殊應用需求，多線激光雷達往往會按某一角度傾斜安裝。因此，多線激光雷達的外參數標定就是建立起激光雷達坐標系與車體坐標系之間的變換關系，其標定方法是否簡單、快速和準確，對多線激光雷達在無人駕駛汽車領域的應用具有重大意義。

隨著多線激光雷達的廣泛應用，越來越多的激光雷達標定方法被研究，如專利201710009510.9提出了一種激光雷達標定方法，通過使激光雷達運動，在不同的兩個位置對同一個標定板進行檢測，獲取標定板的檢測數據和雷達自身的相對位移數據，調整雷達的標定參數。該方法需要使用標定板(檢測目標)，運動裝置(具備進行很微小的移動能力)，需要在運動裝置上安裝慣性測量單位、全球定位系統或者其他方式測量出激光雷達兩個采樣時刻之間的相對位移。因此，該標定方式實際上為了實現其標定目的，需要一套復雜的輔助工具(一個帶位置檢測功能且能進行很微小的移動的運動裝置，且能精確記錄其移動距離)，需要對雷達移動多次(至少兩次)來實現整個標定過程。專利ZL201710320952.5提出了一種多線激光雷達的標定裝置和方法，通過設計一種復雜的標定裝置，并對裝置進行適當的操作，來實現雷達的標定過程。專利ZL201710515747.4也提出了一種激光雷達外參數自動標定的方法和裝置，該方法采用放置兩類標志物：第一類標志物為圓錐，第二類標記物為球體，分別獲取打在標記物特定部位的雷達數據，通過算法擬合實現雷達的自動標定。

現有的多線激光雷達標定方法都需要特制的標定裝置或者特殊的標記物來配合標定，需要特定的標定場景來安放標定裝置或者標記物，這些標定方法對無人駕駛汽車車載多線激光雷達的使用而言并不方便。

發明內容

本發明針對現有的無人駕駛領域多線激光雷達標定方法需要特制的標定裝置或者標記物的問題，本發明提出了一種基于正交法向量的多線激光雷達外參數快速標定方法，該步驟為：

(1)尋找一個有平坦地面且有平坦墻角的場景作為標定場景；標定場景是兩個或三個相互垂直的平面；當標定場景是兩個相互垂直的面時，兩個相互垂直的面為：一個地面加一個墻面，或者墻角的兩個墻面；當標定場景是三個相互垂直的平面時，三個相互垂直的面為一個地面加墻角的兩個墻面；

(2)把安裝了多線激光雷達的無人駕駛車輛正對著一面墻停放；

(3)分別選取三個面上的雷達數據點集，標記為P1，P2，P3；

(4)對每個數據點集進行計算，得到點集的法向量I1，I2，I3；

(5)計算數據點集所對應的平面在車體坐標系下的法向量集W1，W2，W3；

(6)標記NI＝[I1,I2,I3],NW＝[W1,W2,W3]，這里NI和NW分別為3×3的矩陣，計算其乘積矩陣H＝NI×NW；