[發明專利]一種激光雷達的自動標定方法

有效

• 申請號: 202110169963.4
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112882000B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 徐冬;江敏;楊荃;王曉晨;劉洋;孫友昭;何海楠
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497;G06T7/73
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種激光雷達的自動標定方法，屬于無人天車自動控制技術領域。該方法首先通過激光雷達采集環境及標定塊的點云數據，其次雷達獲取環境及標定塊的點云數據后，將點云數據發送給信息處理服務器，通過數據處理，獲取特征點的三維坐標，最后計算出標定塊與世界坐標系的相對位置，并把雷達數據移動到世界坐標系下的位置。本發明結構簡單，造價低，易于維護，實現了雷達與世界坐標系的自動標定，相比于其他標定方法，速度快，應用性強。

技術領域

本發明涉及無人天車自動控制技術領域，特別是指一種激光雷達的自動標定方法。

背景技術

在無人天車系統中，傳感器與世界坐標系之間的標定是實現無人天車獲取車輛位置的關鍵步驟，也是無人天車自動控制的重要步驟之一，車輛在停車區域內，會有不同的具體停車位置，以往是天車操作人員，邊看邊操作，以確保產品準確送到車輛上的指定位置。因此，實現無人天車系統的重要前提之一就是實現傳感器與世界坐標系之間的標定。

目前，獲取車輛三維信息的方法主要包括，激光雷達測距、機器視覺或者線結構光三種方法。文獻一(鄭寶峰.車輛三維點云高精度重建技術研究[D].長安大學,2018.)提出了一種基于機器視覺的大型和測量輪廓尺寸的精確測量，通過圖像拼接、特征點匹配等圖像處理技術完成目標車輛三維信息的獲取，但并不適合光照條件惡劣的環境下，魯棒性較低。文獻二(朱小平.基于單目圖像序列的車輛三維信息提取[D].長安大學,2013.)提出了一種通過視頻檢測技術來獲取目標車輛的三維信息，該方法需要通過圖像處理獲取車輛的特征點信息，并對特征點進行跟蹤匹配，算法較為復雜，相對于本專利提出的方法，其魯棒性不高，易受環境光的影響。專利一(車輛及其三維物體信息獲取系統和三維物體信息獲取方法，CN201910074429.8)提出一種包括攝像模塊、測距模塊和處理單元的三維信息獲取方法，但與專利所描述的方案相比，該方法的設備較為昂貴，算法較為復雜。

發明內容

本發明針對目前車輛位置信息獲取技術缺乏，標定方法復雜，設備昂貴等問題，提供一種激光雷達的自動標定方法。

該方法首先通過激光雷達采集環境及標定塊的點云數據，其次雷達獲取環境及標定塊的點云數據后，將點云數據發送給信息處理服務器，通過數據處理，獲取特征點的三維坐標，最后計算出標定塊與世界坐標系的相對位置，并把雷達數據移動到世界坐標系下的位置。

具體包括步驟如下：

(1)完成原始數據的初始標定與數據過濾；

(2)通過環境數據擬合平面進行第一次標定，并對過濾數據進行一次位姿變換；

(3)添加約束條件，通過標定數據擬合平面進行第二次標定，并再次對完成一次位姿變換的數據進行一次位姿變換，完成標定；

(4)若雷達位置變化、標定線位置變化，則重復步驟(1)-步驟(3)。

其中，步驟(1)具體為：以庫區地面與標定塊垂直面交線左端點作為臨時坐標系原點，將原始點云數據進行位姿變換，使其數據原點與臨時坐標系原點重合，記為P^s，公式-1為：

其中,x_i,y_i,z_i分別為第i個點云的x,y,z坐標，為點云數量；s_x,s_y,s_z分別為臨時坐標系原點的x,y,z坐標；分別為位姿變換后點云數據中第i個點云的x,y,z坐標，n^s為位姿變換后的點云數量；

將位姿變換后點云數據P^s，分別繞y軸、x軸和z軸旋轉θ_y、θ_x和θ_z，記為P^z，旋轉公式-2為：