基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置及其标定方法制造方法及图纸
Calibration device and calibration method based on laser radar and camera camera fusion
The invention belongs to the field of intelligent vehicle environment sensing technology, in particular to a calibration device and a calibration method based on the fusion of lidar and camera camera. The calibration device includes rack, pad, rotating disc, calibrating long rod, calibrating short rod, screw, gear shaft, gear bearing, gear, base plate, base plate ball, limit spring, limit ball, rotary disc shaft, rotary disc bearing and spring locking mechanism; the invention is a calibration device based on the combination of laser radar and camera camera. The position and its calibration method have the advantages of simple structure, manual operation, moving and rotating in two-dimensional plane, and calibrating the three-dimensional coordinates of scanning points. It solves the shortcomings that a single sensor can not accurately and completely obtain environmental information, and overcomes a series of difficulties, such as difficult to determine the position of scanning points, cumbersome calibration process and discrete and discontinuous scanning points.
【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置及其标定方法
本专利技术属于智能汽车环境感知
，具体的说是一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置及其标定方法。
技术介绍
随着智能汽车产业的迅速发展，环境感知系统在保证其自动化、智能化、高效化的领域内发挥着越来越重要的作用。为了实现智能汽车的的自我环境感知和自动行驶功能，搭建切实可靠的标定平台已经成为不可或缺的环节。目前，激光雷达和相机摄像头作为两种主要测距传感元件被广泛应用。相机摄像头能够迅速获得周围路况信息并进行图像数字处理，通过预设算法完成定位，而且价格低廉，技术发展较为成熟。激光雷达能准确获取物体的三维信息，具有测量速度快、精度高和测量距离远等优点，另外，它的稳定性相当高，鲁棒性好。然而智能汽车在陌生的复杂道路中行驶，单一种类的传感器不能满足其实际需要。激光雷达与相机摄像头融合，相当于激光雷达发挥激光雷达的优势，摄像头发挥摄像头的优势，两种传感器信息进行底层融合，将无疑会为智能汽车研究的新方向。而采用合理的标定方案将会对智能汽车的感知、定位以及上层决策规划起着重要作用。其中，激光雷达是主要的测距设备，结合相机摄像头进行双向标定是一种切实可行的联合标定手段。一般情况下，人的肉眼无法识别激光雷达发出的近红外激光，所以无法通过常规方法确定扫描区域。另一方面，打在目标上的激光束不连续，处于分散状态，当标志物精度不十分高的情况下难以得到轨迹方程，因此难以确定扫描点和雷达硬件在雷达坐标系中的位置，无法达到预期效果。目前大多是将三维坐标分别独立标定，步骤复杂且标定结果粗糙。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于激光雷...
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，该标定装置(1)包括齿条(1‑1)、垫板(1‑2)、转盘(1‑3)、标定长杆(1‑4)、标定短杆(1‑5)、螺钉(1‑6)、齿轮轴(1‑7)、齿轮轴承(1‑8)、齿轮(1‑9)、底板(1‑10)、底板钢球(1‑11)、限位弹簧(1‑12)、限位钢球(1‑13)、转盘轴(1‑14)、转盘轴承(1‑15)和弹簧锁止机构；所述的齿条(1‑1)设置在底板在(1‑10)上，其一端与底板(1‑10)一端的滑槽滑动配合，另一端与设置在底板在(1‑10)上的齿轮(1‑9)啮合；所述的限位弹簧(1‑12)和限位钢球(1‑13)均有五个；所述的底板钢球(1‑11)有六个；五个所述的限位弹簧(1‑12)嵌入底板(1‑10)的沉孔内，顶着五个限位钢球(1‑13)进入齿条(1‑1)的半球形凹槽；六个所述的底板钢球(1‑11)的下端嵌入在底板(1‑10)的凹槽内，上端与齿条(1‑1)下端的半球形通槽接触；所述的垫板(1‑2)通过四个螺钉(1‑6)固定在齿条(1‑1)上；所述的转盘轴(1‑14)穿过垫板(1‑2)底部的孔，并且与齿条(1‑1)的内螺纹孔螺纹...
【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，该标定装置(1)包括齿条(1-1)、垫板(1-2)、转盘(1-3)、标定长杆(1-4)、标定短杆(1-5)、螺钉(1-6)、齿轮轴(1-7)、齿轮轴承(1-8)、齿轮(1-9)、底板(1-10)、底板钢球(1-11)、限位弹簧(1-12)、限位钢球(1-13)、转盘轴(1-14)、转盘轴承(1-15)和弹簧锁止机构；所述的齿条(1-1)设置在底板在(1-10)上，其一端与底板(1-10)一端的滑槽滑动配合，另一端与设置在底板在(1-10)上的齿轮(1-9)啮合；所述的限位弹簧(1-12)和限位钢球(1-13)均有五个；所述的底板钢球(1-11)有六个；五个所述的限位弹簧(1-12)嵌入底板(1-10)的沉孔内，顶着五个限位钢球(1-13)进入齿条(1-1)的半球形凹槽；六个所述的底板钢球(1-11)的下端嵌入在底板(1-10)的凹槽内，上端与齿条(1-1)下端的半球形通槽接触；所述的垫板(1-2)通过四个螺钉(1-6)固定在齿条(1-1)上；所述的转盘轴(1-14)穿过垫板(1-2)底部的孔，并且与齿条(1-1)的内螺纹孔螺纹连接；所述的转盘(1-3)与转盘轴承(1-15)过盈连接，并且共同安装在转盘轴(1-14)上；所述的标定长杆(1-4)和标定短杆(1-5)均有四根；四根所述的标定长杆(1-4)固定在转盘(1-3)上；四根所述的标定短杆(1-5)固定在四根标定长杆(1-4)上；所述的齿轮轴(1-7)固定在底板(1-10)上；所述的齿轮(1-9)与齿轮轴承(1-8)过盈连接，并且共同安装在齿轮轴(1-7)上；所述的弹簧锁紧机构穿过垫板(1-2)的外侧端，与转盘(1-3)的齿底相接触。2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，所述的弹簧锁紧机构包括锁止杆(1-18)、弹簧(1-17)和锁止手柄(1-16)；所述的锁止杆(1-18)的一端带有外螺纹，并且与锁止手柄(1-16)连接；所述的锁止杆(1-18)的另一端为60°的锥面，该锥面在弹簧(1-17)的作用下卡在转盘(1-3)的齿槽中。3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，所述的底板(1-10)的第诊断设置有六个圆形凸台，上端中部设有5mm的阶梯台；所述的阶梯台的上端均布与六个底板钢球(1-11)相配合的半球形凹槽，且二者直径相同；所述的阶梯台的下端中心钻有与齿轮轴(1-7)外螺纹短杆螺纹连接的螺纹孔；所述的限位钢球(1-13)的直径比限位弹簧(1-12)的直径大2mm。4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，所述的齿条(1-1)底端沿纵向设有两条底板钢球(1-11)的上端嵌入的半球形长条凹槽，位置与底板(1-10)半球形凹槽的位置相同。5.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，所述的垫板(1-2)上设置有第一沉孔；所述的第一沉孔的直径比转盘(1-3)的直径大10mm；所述的第一沉孔的底部中心钻有一直径与转盘轴(1-14)相同的通孔；所述的转盘(1-3)的四角均布四个与螺钉(1-6)直径相同的通孔，转盘(1-3)的后端中心钻有一固定锁止杆(1-18)的通孔。6.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置，其特征在于，所述的转盘(1-3)为齿轮结构，齿槽能够卡住锁止杆(1-18)的锥面，其上端钻有四个均布的与标定长杆(1-4)底部的外螺纹进行螺纹连接的内螺纹孔；所述的标定长杆(1-4)横截面为正方形，底部为圆形截面，并攻有外螺纹；相邻两根标定杆沿不同高度分别设有两个内螺纹孔，四根标定长杆(1-4)两两配合，相邻的两根长杆内螺纹孔的高度一致；所述的标定短杆(1-5)横截面为正方形，两侧为圆截面，圆截面攻有外螺纹，每根短杆与相邻的两根标定长杆(1-4)螺纹连接，形成支架结构；所述的齿轮(1-9)采用直齿圆柱齿轮，模数和压力角均与齿条(1-1)相同。7.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达和相机摄像头融合的标定装置的标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、确定标定装置的中心位置，并将垫板1-2调至水平位置；具体方法如下：设车辆坐标系为OX1Y1Z1，激光雷达坐标系OX2Y2Z2，相机摄像头坐标系OX3Y3Z3，相机二维像素点坐标系OX4Y4；在进行标定工作前，先将标定装置沿纵向置于水平地面，使底板(1-10)的左侧凸起与激光雷达发出的激光点不干涉，放在车辆前方合适位置处，用测量工具测得转盘(1-3)中心在车辆坐标系下的二维坐标(xi，yi，0)；为了能方便地得知标定点在车辆坐标系下的竖坐标，调节底板(1-10)下端的六个凸台直到垫板(1-2)达到水平位置，并用水平仪判断是否达到预期效果；再用测量工具测出四根标定短杆(1-5)距地面的高度，即可得出标定点在车辆坐标系下的竖坐标zi(i＝1～4)；步骤二、调整转盘(1—3)的位置，获取合适的激光雷达点云数据；具体方法如下：转动齿轮(1-9)，齿轮(1-9)带动齿条(1-1)、垫板(1-2)、转盘(1-3)、标定长杆(1-4)和标定短杆(1-5)一起作直线运动，限位弹簧(1-12)和限位钢球(1-13)将齿条(1-1)限制在固定位置；转动转盘(1-3)，转盘(1-3)及其上部的标定长杆(1-4)和标定短杆(1-5)将做绕自身的旋转运动；当在雷达输出结果中观测到同时打在两根相交的标定长杆(1-4)和标定短杆(1-5)上一组点时，利用弹簧锁止机构锁死当前角度，打在每根标定长杆(1-4)和标定短...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，刘迪，叶一凡，师江超，孙玉泽，张浩然，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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