[發明專利]一種結合RGBD雙目深度相機、IMU和多線激光雷達的聯合標定平臺和方法

在審

• 申請號: 201910246795.7
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN111678534A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 張亮;康杰;秦倫
• 申請（專利權）人: 武漢小獅科技有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S7/497;G06T7/80
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本發明公開了一種結合RGBD雙目深度相機、IMU和多線激光雷達的聯合標定平臺和方法，所述多傳感器聯合標定平臺包括主體支架，RGBD雙目深度相機，IMU和緩沖墊；所述主體支架由ABS材料搭建，為梯形結構，激光雷達和深度相機分別放置于支架上端面的上下兩面。所述聯合標定方法，將如以上方案所述的多傳感器融合平臺進行標定。本發明提供的聯合標定平臺，結構簡單，所提供的標定方法能夠對傳感器的原始數據進行校準處理并融合，特別適用于小型機器人，成本低廉且易于操作。

技術領域

本發明涉及無人駕駛領域，尤其涉及一種基于RGBD雙目深度相機、IMU(慣性測量單元)和多線激光雷達數據融合的外參標定裝置和方法。

背景技術

無人駕駛技術的相關研究中，高精度地圖的建立和無人車的定位是推動其走向成熟的關鍵環節。高精度地圖不僅提供厘米級的定位精度，同時需要包含各類環境信息。目前國內外自動駕駛方案中依賴的傳感器主要有相機、IMU和激光雷達等，用于感知周圍環境和無人車自身的姿態。為了保障建圖和定位精度，對各類傳感器的數據融合有著嚴格的要求，需要考慮傳感器自身的誤差參數，包括相機的畸變和IMU的零偏、噪聲等誤差。聯合標定不僅能夠抵消傳感器自身的誤差，還為數據融合提供了便利，對無人車決策有重要意義。

目前國內外的無人車解決方案大多是在汽車基礎上研發得到的，全車分布著較為昂貴的傳感器設備，主要行駛在機動車道等環境中。隨著自動駕駛的發展，各種特定場景的無人駕駛需求逐漸顯現，比如園區的小型無人物流配送車。小尺寸無人車對傳感器方案的體積有著更大限制，且需要適配更低成本的傳感器，需要通過數據處理和融合來滿足需求。幾種傳感器的數據均已自身為參考，且有一定的誤差，所以融合數據之前有必要進行傳感器的標定和校準處理。

發明內容

本發明提出一種結合RGBD雙目深度相機、IMU和多線激光雷達的聯合標定平臺和方法，該平臺應用在無人車高精度地圖采集和無人車定位上，能夠為無人車在各種道路環境下的行駛提供精確的數據支持，并且通過算法校正，確保該方案能夠較好地適配低成本傳感器系統。該方案的主要應用場景是小尺寸無人車，可以適用于多種道路環境中，是一個適配性較好的融合方案，能夠方便地移植到各種無人車平臺上。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種無人車多傳感器融合平臺，包括整體支架，RGBD雙目相機，慣性測量單元和多線激光雷達。整體支架呈梯形分布，材料為ABS工程塑料，使用3D打印機進行一體成型；支架的頂端有安裝孔位，用于固定放置激光雷達和雙目相機；IMU通過放置在緩震墊上固定于支架底部，緩震墊的材料為硅橡膠。支架和固定材料均具有一定的減震特性，減小無人車在崎嶇道路行駛時震動引起傳感器數據的無序波動。

作為一種優選，支架的高度控制在200mm以內，斜面與底面的夾角小于60°，支架上端面略大于激光雷達的尺寸，以確保整體結構穩定。

作為一種優選，激光雷達底部墊有硅橡膠緩沖墊，減小雷達內機械振動對其他傳感器的影響。

作為一種優選，IMU、相機和激光雷達的安裝中心放置于同一豎直平面內，確保在姿態變化時各傳感器數據能夠更好的融合。

作為一種優選，IMU核心為一款九軸單元，即包括加速度計，陀螺儀和磁力計，多軸IMU能夠更準確地估計傳感器姿態，并且根據磁力計輸出絕對姿態。在IMU校正的過程中也能夠得到更精確的噪聲和零偏。

作為一種優選，相機采用RGBD雙目深度相機，輸出圖像包含顏色和深度信息，能夠構建出三維地圖。

作為一種優選，雷達采用16線激光雷達，能夠提供豐富的環境點云圖像，且與相機融合能夠有較高的分辨度，易于分析出環境中的特征點，進一步提高建圖和定位的精度。

附圖說明