[發明專利]激光雷達移動測量系統的快速標定方法

有效

• 申請號: 201911032078.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110837080B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 汪開理;楊晶;陳海佳;顏源
• 申請（專利權）人: 武漢海云空間信息技術有限公司
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 武漢維盾知識產權代理事務所(普通合伙) 42244
• 代理人: 彭永念

本發明提供一種激光雷達移動測量系統的快速標定方法，包括以下步驟：將具有慣性導航系統、衛星導航系統和激光掃描雷達系統的移動測量系統在具有形狀規則的建筑物的十字路口多次采集激光雷達數據；根據慣性導航系統、衛星導航系統和激光掃描雷達系統采集的數據聯合解算點云；將基于激光雷達坐標系的原始點云轉換為基于載體坐標系的成果點云；在轉換過程中調整姿態角，分別根據翻滾角、航向角和俯仰角調整載體坐標系的點云，補償各次采集的點云的姿態角誤差；通過以上步驟實現激光雷達移動測量系統的快速標定。通過采用以上的方案，不需要建立高精度控制場，不需要人工選取大量控制點，簡便快速，能夠人工和自動相結合，確保標定參數的正確性。

技術領域

本發明涉及移動測量領域，特別是一種激光雷達移動測量系統的快速標定方法。

背景技術

移動測量系統作為一種采集空間三維信息的技術手段，在數字城市、無人駕駛、地形圖測繪等領域有著廣泛的應用。移動測量系統包含有多種傳感器，采集到的數據有慣性導航系統(以下簡稱INS)數據、衛星導航系統(以下簡稱GNSS)數據、激光雷達數據、里程編碼器數據、影像數據等。如何獲得傳感器之間精確的相對位置和姿態關系并將多種傳感器數據融合處理，是得到高精度點云的關鍵問題。激光雷達移動測量系統標定主要是為了獲得激光雷達與慣性導航系統之間的相對位置和姿態關系。相對位置和姿態關系用T、R來表示，其中，T代表相對位置矢量，由三維坐標系三個方向的平移量(tx，ty，tz)構成；R代表姿態旋轉矩陣，由三個旋轉角(航向角yaw，俯仰角pitch，翻滾角roll)的三角函數來構成。故標定參數實際是三個方向的平移量(tx，ty，tz)和三個旋轉角(yaw，pitch，roll)總共6個參數。張海嘯，鐘若飛，孫海麗.顧及平面特征的車載激光掃描系統外參數標定法，提出通過采集不同車行方向的同一區域的點云數據，提取平面特征數據并進行平面特征數據的自動化配準，對多個不同角度的平面特征的共同檢校，實現三維空間中不同車行方向采集的相同地物點云的重合，最終完成系統外參數的標定的方法。試驗結果顯示，該方法對車載激光掃描系統外參數的標定實現了自動化，減少人工參與且達到了較高的檢校精度。但是該方案仍存在計算量大，標定速度較慢的問題，每次標定需要花費大量的時間。官云蘭，程效軍，施貴剛等，提出一種穩健的點云數據平面擬合方法，該法以特征值法為基礎，通過利用一定的準則刪除點云數據中的粗差或異常值，從而獲得穩健的平面參數估計值.在實驗中，分別利用最小二乘法、特征值法和該穩健特征值法對點云數據進行擬合，結果顯示該法能克服異常值的影響，得到可靠的平面參數估值，具有穩健性。閆利，劉華，陳長軍，曹亮等提出了一種無地面控制點的車載激光掃描系統外標定方法，該方法利用車載激光掃描系統對同一地物多次掃描的激光點云需重合作為約束條件，使用L?M(L?e?v?e?n?b?e?r?g-M?a?r?g?u?ar?d?t)最優化算法解算標定參數，使用該方法對車載激光掃描系統進行了外標定，并用實測控制點驗證了標定后系統的定位精度。但是上述的方案均涉及較多參數的運算，效率較低。中國專利文獻CN?110221275?A記載了一種激光雷達與相機之間的標定方法和裝置，通過獲取旋轉矢量和平移矢量計算圖像與點云之間的重合度，該方案需要設定一個標定板，操作較為麻煩，而且受場地空間的限制，也難以獲得較高精度的標定參數。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種激光雷達移動測量系統的標定方法，在符合，能夠無需設立額外的標定裝置，并且能夠快速對激光雷達系統進行標定。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種激光雷達移動測量系統的快速標定方法，包括以下步驟：

S?1、將具有慣性導航系統、衛星導航系統和激光掃描雷達系統的移動測量系統在具有形狀規則的建筑物的十字路口多次采集激光雷達數據；

S2、根據慣性導航系統、衛星導航系統和激光掃描雷達系統采集的數據聯合解算點云；

將基于激光雷達坐標系的原始點云轉換為基于載體坐標系的成果點云；

在轉換過程中調整姿態角，分別根據翻滾角、航向角和俯仰角調整載體坐標系的點云，補償各次采集的點云的姿態角誤差；