[發(fā)明專利]一種激光雷達(dá)與相機(jī)相對外參的標(biāo)定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010084392.X
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111311689B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張新鈺;李駿;馬浩淳;郭世純;劉華平
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13;G06T7/62;G06T7/90;G06T5/00;G01S17/86;G01S7/497;G01S17/06
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;武玥

一種激光雷達(dá)與相機(jī)相對外參的標(biāo)定方法，用于對傳感器融合系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，所述傳感器融合系統(tǒng)包括激光雷達(dá)和相機(jī)；所述方法包括：將所述球體標(biāo)志物放置在指定的位置，獲取到同時刻的相機(jī)拍攝球體標(biāo)志物的單幀圖像，以及激光雷達(dá)掃描球體標(biāo)志物的點云數(shù)據(jù)；對單幀圖像進(jìn)行處理，得到球體標(biāo)志物的球心在相機(jī)坐標(biāo)系下的二維坐標(biāo)；對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到球體標(biāo)志物的球心在激光雷達(dá)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；上述二維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)組成一對相互對應(yīng)的2D?3D位置數(shù)據(jù)對；調(diào)節(jié)所述球體標(biāo)志物的位置，獲得至少四對相互對應(yīng)的2D?3D位置數(shù)據(jù)對，由此對激光雷達(dá)坐標(biāo)系和相機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行求解，得到標(biāo)定結(jié)果。本發(fā)明的方法具有操作簡單，標(biāo)定精度高的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到點云數(shù)據(jù)處理、圖像數(shù)據(jù)處理以及多傳感器融合技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光雷達(dá)與相機(jī)相對外參的標(biāo)定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人工智能技術(shù)的不斷提升，無人駕駛汽車技術(shù)正在逐漸興起，而激光雷達(dá)和相機(jī)是無人駕駛技術(shù)感知模塊的兩個重要傳感器，對無人車的正常駕駛起著關(guān)鍵性的作用。其中，激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置的雷達(dá)系統(tǒng)，其工作原理是向目標(biāo)發(fā)射激光束，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)。而相機(jī)傳感器較為常見，相機(jī)通過攝像頭獲取前方的RGB圖像完成信息獲取。激光雷達(dá)可以提供高頻率的精確距離及反射率信息，但無法感知對象色彩信息，而相機(jī)可以提供高分辨率的色彩信息，但無法感知物體深度，基于單一類型傳感器進(jìn)行環(huán)境感知均存在一定的劣勢，將二者感知信息融合可以很好的彌補(bǔ)各自的缺點，是一種很好的也是目前主流的處理方式。傳感器融合需要將各方的信息通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系下，而確定坐標(biāo)變換的參數(shù)即是傳感器外參的標(biāo)定過程。傳感器間外參的標(biāo)定技術(shù)逐漸受到無人車研發(fā)人員的重視，精確的標(biāo)定結(jié)果能夠為后期的信息融合感知提供更穩(wěn)定良好的判斷結(jié)果，從而為整個無人車系統(tǒng)提供更安全的保障。

而隨著該領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的無人車正在實現(xiàn)量產(chǎn)化，無人車時代正在來臨。同時，當(dāng)每一輛無人車行駛一段時間后，都會無法避免地造成傳感器的移動。因此，為了使后續(xù)的融合感知結(jié)果更加可靠，為了使無人駕駛汽車更加安全，每一輛車每一次上路之前均需要完成標(biāo)定操作，這就需要一種簡單方便且精確的標(biāo)定裝置及方法。目前的標(biāo)定方法大都使用復(fù)雜的標(biāo)定裝置，并且需要專業(yè)人員進(jìn)行復(fù)雜的場景布置，并經(jīng)過復(fù)雜的標(biāo)定流程才能得到標(biāo)定結(jié)果，需要極大的工作量，這為無人車的普及造成了不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種激光雷達(dá)與相機(jī)相對外參的標(biāo)定方法及系統(tǒng)，其采用的標(biāo)定物為一個球體，該方法能夠解決解決目前標(biāo)定裝置及標(biāo)定流程復(fù)雜的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種激光雷達(dá)與相機(jī)相對外參的標(biāo)定方法，用于對傳感器融合系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，所述傳感器融合系統(tǒng)包括激光雷達(dá)和相機(jī)；所述方法包括：

將所述球體標(biāo)志物放置在指定的位置，獲取到同時刻的相機(jī)拍攝球體標(biāo)志物的單幀圖像，以及激光雷達(dá)掃描球體標(biāo)志物的點云數(shù)據(jù)；

對單幀圖像進(jìn)行處理，得到球體標(biāo)志物的球心在相機(jī)坐標(biāo)系下的二維坐標(biāo)；

對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到球體標(biāo)志物的球心在激光雷達(dá)坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；

上述二維坐標(biāo)和三維坐標(biāo)組成一對相互對應(yīng)的2D-3D位置數(shù)據(jù)對；

調(diào)節(jié)所述球體標(biāo)志物的位置，獲得至少四對相互對應(yīng)的2D-3D位置數(shù)據(jù)對，由此對激光雷達(dá)坐標(biāo)系和相機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行求解，得到標(biāo)定結(jié)果。

作為上述方法的一種改進(jìn)，所述球體標(biāo)志物放置的位置位于傳感器融合系統(tǒng)的質(zhì)心的前方1～6米；所述球體標(biāo)志物放置的位置使球體標(biāo)志物50％以上的區(qū)域能夠出現(xiàn)在相機(jī)圖像中，至少有三行激光雷達(dá)的激光束能夠投射至球體標(biāo)識物上。