[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

本發明公開了一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，首先通過對標定板不同位姿計算標定內參，之后對選取的對應激光雷達標定板點云數據擬合平面獲取法向量，再通過解方程計算標定外參，最終完成標定,具體步驟包括：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參結果。本發明選取標定板平面數據，相較于選取單點的方法精準度更高，操作更為簡單。

技術領域

本發明屬于智能汽車感知領域，具體指一種基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法。

背景技術

智能車是一個包含感知，規劃，決策和控制在內的復雜系統，感知是其他部分的基礎，獲取的感知信息越豐富對于后續的子系統越有利。目前單一傳感器難以滿足智能車復雜的周圍感知需求，多傳感器融合算法成為目前主流算法，而融合算法的基礎是各傳感器之間的聯合標定。

聯合標定可分為兩個部分：內參標定與外參標定。內參標定是決定傳感器內部的映射關系，主要包含攝像頭焦距，光心，畸變系數等參數。外參是各傳感器之間的外部坐標轉換關系，外參主要由旋轉矩陣和平移矩陣組成。外參標定較普遍的方法是在相機和激光雷達對應幀內選取同一物體，通過解方程的方法獲得外參矩陣參數從而獲得最終標定結果，但此方法對選點的要求很高，如果在選點階段存在誤差，之后的標定結果也會有較大偏差，使用平面標定的方法可以有效減少選點造成的誤差。

發明內容

本發明的目的是為了解決在在做外參標定時，傳統選點的方式對標定場地以及選點的要求過高且存在較大誤差。提供了一種基于平面法線的聯合標定方法，通過獲取標定板平面，計算出標定板的法向量，再通過解方程的方法獲得標定外參。為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：基于移動標定板的激光雷達與相機聯合標定方法，該方法包括以下步驟：

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參結果。

進一步，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。

進一步，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和||r₁||＝||r₂||＝1，對于每副圖像，可以得到約束條件：