[發明專利]一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法

在審

• 申請號: 202010286667.8
• 申請日: 2020-04-13
• 公開（公告）號: CN111612845A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王海;劉明亮;蔡英鳳;陳龍;李祎承;劉擎超
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/70;G06F17/16;G01S7/497
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1在相機視野下采集不同角度標定板的激光雷達和相機數據，作為標定數據和驗證數據；

步驟2對采集的相機數據使用張正友標定法獲取相機內參標定結果；

步驟3在對應的激光雷達數據上選取標定板位置點云；

步驟4對步驟3獲取的點云數據進行平面擬合并獲取相應法向量；

步驟5將步驟2獲得的內參數據帶入相應計算公式獲得最終外部參數結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，其特征在于，所述步驟1的具體過程包括如下：

在室外較為空曠區域使用黑白棋盤格標定板同時錄取激光雷達與相機數據，錄取數據時，棋盤格應選取近點、適中點、遠點三個縱向距離，相機視場角下的左邊、中間、右邊三個橫向距離，共計九個站點，在每個站點分別左右上下搖擺以獲得不同標定板位姿。

3.根據權利要求1所述的一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，其特征在于，所述步驟2的具體過程包括如下：

相機內參標定引入單應性矩陣H(一般以平面標定板左上角的點為世界坐標系原點，世界坐標系的XOY平面與標定板平面重合，所有標定板角點的Z＝0)，使用透鏡模型，各標定板角點對應像素點可表示為：

其中H_3*3＝A[r₁ r₂ t]＝[h₁ h₂ h₃]＝[h_i1 h_i2 h_i3]

根據旋轉矩陣的性質r₁^Tr₂＝0和||r₁||＝||r₂||＝1，對于每副圖像，可以得到約束條件：

當所取圖像數目大于等于3時含有5個未知的內參數的矩陣A被唯一求解；

令

且B為對稱矩陣，令b＝[B₁₁ B₁₂ B₂₂ B₁₃ B₂₃ B₃₃]^T，則

式中v_ij＝[h_i1h_j1 h_i1h_j2+h_i2h_j1 h_i2h_j2 h_i3h_j1+h_i1h_j3 h_i3h_j2+h_i2h_j3 h_i3h_j3]

將內參的約束條件轉化為即V_2n*6b_6*1＝0，其中n是采集的圖片數量，當n≥3時b有解，再求得內參矩陣A，進而求得相機坐標系下的外參矩陣即相應棋盤位置和法向量。

4.根據權利要求1所述的一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，其特征在于，所述步驟3中選取點云時應選擇標定板中間位置。

5.根據權利要求1所述的一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，其特征在于，所述步驟4中的平面擬合為空間平面擬合，空間平面的表達式為Ax+By+Cz+D＝0，其平面法向量m＝(A,B,C)，對于空間中的離散點得到擬合平面，該過程是一個最優化的過程，即轉化為求這些點到某平面距離最小和。

6.根據權利要求1所述的一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，其特征在于，所述步驟5的外部參數包括旋轉矩陣和平移矩陣。