[發明專利]一種車載激光雷達標定方法

有效

• 申請號: 202110487006.6
• 申請日: 2021-05-03
• 公開（公告）號: CN113156411B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 周奎;丁松;張友兵;付勇智;楊亞會;張宇豐;劉瀚文;趙毅
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: G01S7/497
• 分類號: G01S7/497
• 代理公司: 北京融智邦達知識產權代理事務所(普通合伙) 11885
• 代理人: 高玉成

1.一種車載激光雷達標定方法，其特征在于,先在車載激光雷達的標定場正中間上方設置用于獲取標定場地圖像的相機，并在車載激光雷達的標定場地兩個對角處分別布置球形障礙物,接著構建待標定車載激光雷達的車輛的車體坐標系并計算出球形障礙物的球心在車體坐標系中的坐標，然后按序采樣由球形障礙物的球心構成的特征標定矩陣并得到其有序坐標點集合；

再對車載激光雷達探測到的球形障礙物的點云數據依次進行降采樣、去地面、點云聚類和球心位置聚類處理，以獲得的球心位置聚類結果作為輸入，獲取球形障礙物在激光雷達坐標系下的球心坐標并對其進行有序采樣,以獲取球形障礙物在激光雷達坐標系下的有序坐標點集合；

最后以獲得的球形障礙物在激光雷達坐標系下的有序坐標點集合以及球形障礙物在車體坐標系下的有序坐標點集合作為輸入，計算出車體坐標系與激光雷達坐標系之間的旋轉平移矩陣，即為車載激光雷達的標定結果；

對車載激光雷達探測到的球形障礙物的點云數據進行降采樣和去地面處理的過程是:先獲取激光雷達實時掃描的點云數據，再將獲取的點云數據表示為p＝[x,y,z,τ],其中x,y,z,表示某點在激光雷達坐標系中的坐標，τ表示該點的回波強度，獲取一幀激光雷達數據，利用PCL點云庫中的體素降采樣算法和RANSAC算法對該幀激光雷達實時掃描到的點云數據進行降采樣和去地面處理；

對車載激光雷達探測到的球形障礙物的點云數據進行點云聚類處理的具體流程為：以經過降采樣和去地面處理的激光雷達點云數據為輸入，使用歐式聚類算法進行點云聚類，得到一幀激光雷達點云數據的聚類結果，即得到每一個球形障礙物的激光點云簇，該點云簇可表示為P＝[p₁,p₂,…p_n]，n為一個點云簇中所包含的點的數量；

對得到的每個球形障礙物的激光點云簇中的點，分別使用Timsort排序算法按點云的回波強度τ從高到低的方式對聚類后的點云簇中的點進行排序，截取排序后的隊列前30％的點，按四個點為一組對截取后的點集進行劃分；

被選中并排序后的點集為Q＝[p₁,p₂,…p_k],p_i(1ik)表示其中某個點，k為點集中的點數量，即：

u₁＝[p₁,p₂,p₃,p₄]

u_i＝[p_4i-3,p_4i-2,p_4i-1,p_4i],(1＝i＝k mod 4)

u_j＝[p_4j-3,p_4j-2,p_4j-1,p_4j],(j＝k mod 4)

其中u₁為第一組數據，u_j為最后一組數據，u_i為第i組的數據，則劃分后的集合U表示為：

U＝[u₁,u₂,…,u_j]；

以集合U的每個元素為輸入，根據克萊姆法則計算出每組數據所對應的球心坐標o，u₁對應的球心坐標為o₁＝[x₁,y₁,z₁]，u₁中含有四個球形障礙物表面點的坐標；

設球心坐標為(x,y,z)，已知球形障礙物表面的四個坐標分別為(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3),(x4,y4,z4),根據球形障礙物表面任意一點到球心的距離等于半徑長度的性質得到如下：

對上式(4)進行變形化簡，得到下式：

為了簡化表示，令

式(5)等號右邊的常數表示為P,Q,R，可構成常數項行列式為[P，Q，R]^T，等號左邊x,y,z的系數可形成系數矩陣D,如下：

再令

由克萊姆法則可知，球心坐標分別為：

同一個數據集合U計算出的球心集合可表示為O＝[o₁,o₂,…o_j]，對由同一個聚類結果計算出的球心進行歸一化處理，其中j為球心個數，所得結果為集合U對應球體的球心坐標，計算方式為求所有球心的加權平均,即：

直至計算出所有激光雷達感知到的球形障礙物的球心坐標，將其表示為q＝[x′,y′,z′]，感知計算得到的球心坐標集合為H:

H＝[q₁,q₂,…q_i](3＝i＝6)。