[發(fā)明專利]一種標(biāo)定多激光雷達(dá)外參數(shù)的系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910030941.2
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109581338B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉世策;胡瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;許志影

1.一種標(biāo)定多激光雷達(dá)外參數(shù)的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于通過待標(biāo)定系統(tǒng)中的激光雷達(dá)對標(biāo)定板進(jìn)行掃描，獲得每一個激光雷達(dá)對標(biāo)定板的掃描結(jié)果；

坐標(biāo)變換模塊，用于根據(jù)掃描結(jié)果計算各激光雷達(dá)坐標(biāo)系與標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，并根據(jù)該坐標(biāo)變換關(guān)系計算出任意兩個激光雷達(dá)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系；及

坐標(biāo)變換整合模塊，用于對得到的任意兩個激光雷達(dá)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系進(jìn)行整合，得到該待標(biāo)定系統(tǒng)的外參數(shù)；

該標(biāo)定板為一具有標(biāo)準(zhǔn)尺度的鏤空棋盤平面標(biāo)定板，通過去除平面棋盤標(biāo)定板中的黑色小方格的方式制成，該平面棋盤標(biāo)定板上的白色小方格與黑色小方格尺寸相同且間隔排列；

所述數(shù)據(jù)采集模塊處理各激光雷達(dá)對該鏤空棋盤平面標(biāo)定板上每一個白色小方格的掃描結(jié)果，得到該鏤空棋盤平面標(biāo)定板上每一個白色小方格在各個激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

所述坐標(biāo)變換模塊根據(jù)每一白色小方格在各個激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，推算出各激光雷達(dá)坐標(biāo)系與標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的變換坐標(biāo)；

所述坐標(biāo)變換模塊以如下公式推算出各激光雷達(dá)坐標(biāo)系與標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的變換坐標(biāo)：

其中，t₁～t₁₂為所求的值，T_A為標(biāo)定板坐標(biāo)系至激光雷達(dá)A坐標(biāo)系的變換矩陣，pⁱ為標(biāo)定板坐標(biāo)系中第i個白色小方格的三維齊次坐標(biāo)，為激光雷達(dá)A坐標(biāo)系中第i個白色小方格的三維坐標(biāo)；

所述坐標(biāo)變換模塊以如下公式計算出任意兩個激光雷達(dá)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系：

其中，u₁～u₁₂的值即為所求，為激光雷達(dá)B坐標(biāo)系中第i個白色小方格的三維坐標(biāo)，為激光雷達(dá)A坐標(biāo)系與激光雷達(dá)B坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換矩陣；

展開兩激光雷達(dá)A、B坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系，建立一個以u₁～u₁₂為所求變量的線性方程：

其中，Aⁱ矩陣如下：

然后，拼接這兩個激光雷達(dá)A、B掃描的所有白色小方塊建立的方程組，得到了一個超定線性方程組：

其中，矩陣A^N的大小為3N×12，矩陣的大小為3N×1，N大于等于4，N指標(biāo)定板上白色小方塊的數(shù)量；

求解該超定線性方程組，得到u₁～u₁₂的值組成的列向量：

最后，將列向量U中的值賦值到矩陣的相應(yīng)元素當(dāng)中，得到這兩個激光雷達(dá)A、B坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系。

2.一種標(biāo)定多激光雷達(dá)外參數(shù)的方法，其特征在于，包括：

步驟一，通過待標(biāo)定系統(tǒng)中的激光雷達(dá)對標(biāo)定板進(jìn)行掃描，獲得每一個激光雷達(dá)對標(biāo)定板的掃描結(jié)果；

步驟二，根據(jù)掃描結(jié)果計算各激光雷達(dá)坐標(biāo)系與標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，并根據(jù)該坐標(biāo)變換關(guān)系計算出任意兩個激光雷達(dá)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系；及

步驟三，對得到的任意兩個激光雷達(dá)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系進(jìn)行整合，得到該待標(biāo)定系統(tǒng)的外參數(shù)；

所述步驟一中，包括：

該標(biāo)定板為一具有標(biāo)準(zhǔn)尺度的鏤空棋盤平面標(biāo)定板，通過去除平面棋盤標(biāo)定板中的黑色小方格的方式制成，該平面棋盤標(biāo)定板上的白色小方格與黑色小方格尺寸相同且間隔排列；

所述步驟一中，包括：

處理各激光雷達(dá)對該鏤空棋盤平面標(biāo)定板上每一個白色小方格的掃描結(jié)果，得到該鏤空棋盤平面標(biāo)定板上每一個白色小方格在各個激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)；

所述步驟二中，包括：

根據(jù)每一白色小方格在各個激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)，推算出各激光雷達(dá)坐標(biāo)系與標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的變換坐標(biāo)；

所述步驟二中，包括：

以如下公式推算出各激光雷達(dá)坐標(biāo)系與標(biāo)定板坐標(biāo)系之間的變換坐標(biāo)：

其中，t₁～t₁₂為所求的值，T_A為標(biāo)定板坐標(biāo)系至激光雷達(dá)A坐標(biāo)系的變換矩陣，pⁱ為標(biāo)定板坐標(biāo)系中第i個白色小方格的三維齊次坐標(biāo)，為激光雷達(dá)A坐標(biāo)系中第i個白色小方格的三維坐標(biāo)；

所述步驟二中，包括：

以如下公式計算出任意兩個激光雷達(dá)坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換關(guān)系：

其中，u₁～u₁₂的值即為所求，為激光雷達(dá)B坐標(biāo)系中第i個白色小方格的三維坐標(biāo)，為激光雷達(dá)A坐標(biāo)系與激光雷達(dá)B坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換矩陣；

展開兩激光雷達(dá)A、B坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系，建立一個以u₁～u₁₂為所求變量的線性方程：

其中，Aⁱ矩陣如下：

然后，拼接這兩個激光雷達(dá)A、B掃描的所有白色小方塊建立的方程組，得到了一個超定線性方程組：

其中，矩陣A^N的大小為3N×12，矩陣的大小為3N×1，N大于等于4，N指標(biāo)定板上白色小方塊的數(shù)量；

求解該超定線性方程組，得到u₁～u₁₂的值組成的列向量：

最后，將列向量U中的值賦值到矩陣的相應(yīng)元素當(dāng)中，得到這兩個激光雷達(dá)A、B坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換關(guān)系。