一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法技术

本发明专利技术公开一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，首先对双CCD相机和固态面阵激光雷达进行标定得到各自的内参、外参和畸变系数，利用各自的畸变系数对双CCD相机和固态面阵激光雷达采集的目标视场图像进行畸变校正，然后对双CCD相机采集到的目标视场图像进行目标边缘检测，并利用双CCD相机的内参计算目标边缘距离信息；利用双CCD相机的外参将双CCD相机在目标边缘的测距结果替代固态面阵激光雷达在目标边缘的测距结果，得到目标视场的测距结果。

【技术实现步骤摘要】
一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法
本专利技术属于面阵测距的
，具体涉及一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法。
技术介绍
激光雷达是通过发射激光和接收激光来进行测距的系统，其工作原理是：光源驱动模块驱动光发射器发出光信号，该光信号在传播过程中遇到障碍物即被反射和散射，光接收器接收到反射或散射的光信号后，信号处理模块对发射光和接收光进行运算，从而获得雷达到障碍物的相对距离。两台CCD相机是通过双目视觉算法来进行测距的系统，其工作原理是：两台CCD相机用于模拟双目，拍摄的不同位置的检测物图像，对拍摄得到的图像进行分析，从而确定图像中特征点或者图像中所有点的距离。现有的激光雷达和通过双目视觉算法实现测距的CCD相机的精度已经能够适用于较多的应用场景。而对于需要精度较高的应用场景，单一的系统往往无法得到较好的结果。在测试过程中发现面阵激光雷达存在边缘反射效应，导致物体的边缘测距结果不可信。现有的解决边缘反射效应的方法主要通过插补的方式进行修复，该方法修复效果不理想。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，能够对视场内物体进行高精度的距离测量，减小边缘反射效应。实现本专利技术的技术方案如下：一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，首先对双CCD相机和固态面阵激光雷达进行标定得到各自的内参、外参和畸变系数，利用各自的畸变系数对双CCD相机和固态面阵激光雷达采集的目标视场图像进行畸变校正，然后对双CCD相机采集到的目标视场图像进行目标边缘检测，并利用双CCD相机的内参计算目标边缘距离信息；利用双CCD相机的外参将双CCD相机在目标边缘的测距结果替代固态面阵激光雷达在目标边缘的测距结果，得到目标视场的测距结果。进一步地，标定的步骤包括：步骤1：将固态面阵激光雷达与双CCD相机分别固定，其中，固态面阵激光雷达与双CCD相机水平排列，并且固态面阵激光雷达置于两个CCD相机的中心位置；步骤2：将标定棋盘格置于固态面阵激光雷达与双CCD相机的视场中；步骤3：启动固态面阵激光雷达与双CCD相机；步骤4：移动标定棋盘格，改变标定棋盘格与固态面阵激光雷达的相对距离和方向；步骤5：将固态面阵激光雷达设置为灰度模式，调节积分时间使得棋盘格在图像中清晰可见；步骤6：控制固态面阵激光雷达和双CCD相机同时采集并保存标定棋盘格的图像；步骤7：重复以上步骤4-6，直到采集到10-20组图像；步骤8：利用采集到的10-20组图像对固态面阵激光雷达相机和双CCD相机各自的内参、外参和畸变系数进行标定。进一步地，使用Sobel边缘检测算法检测双CCD相机采集图像的目标边缘，并计算目标边缘的距离信息。有益效果：本专利技术利用双CCD相机测得的边缘测距结果实时修正固态面阵激光雷达边缘误差，减小边缘反射效应，从而得到高精度的测距结果。附图说明图1为本专利技术方法中对内参、外参和畸变系数标定的流程图。图2为本专利技术通过基于双CCD相机实时修正减小边缘反射方法流程图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，包括如下步骤：步骤1：对双CCD相机和固态面阵激光雷达进行标定得到固态面阵激光雷达与双CCD相机各自的内参、外参和畸变系数；步骤2：利用各自的畸变系数对双CCD相机和固态面阵激光雷达采集的目标视场图像信息进行畸变校正；步骤3：对双CCD相机采集到的目标视场图像进行目标边缘检测，并利用双CCD相机的内参计算目标边缘距离信息；步骤4：利用双CCD相机的外参将双CCD相机在目标边缘的测距结果替代固态面阵激光雷达在目标边缘的测距结果，得到数据融合后的目标视场的测距结果。本专利技术使用Sobel边缘检测算法检测CCD相机采集到的图像内物体的边缘，并计算图像内物体的边缘距离。对每组图片进行边缘检测采用Sobel边缘检测算法。算法使用横向模板：和纵向模板：计算每个像素横向G1和纵向梯度值G2得到梯度大小和梯度方向从而进行边缘检测。如图1所示，标定的步骤包括：步骤1：将固态面阵激光雷达与双CCD相机分别固定，其中，固态面阵激光雷达与双CCD相机水平排列，并且固态面阵激光雷达置于两个CCD相机的中心位置；步骤2：将标定棋盘格置于固态面阵激光雷达与双CCD相机的视场中；步骤3：启动固态面阵激光雷达与双CCD相机，连接数据采集及控制装置；步骤4：移动标定棋盘格，改变标定棋盘格与固态面阵激光雷达的相对距离和方向；步骤5：将固态面阵激光雷达设置为灰度模式，调节积分时间使得棋盘格在图像中清晰可见；步骤6：控制固态面阵激光雷达和双CCD相机同时采集并保存标定棋盘格的图像；步骤7：重复以上步骤4-6，直到采集到10-20组图像；步骤8：利用采集到的10-20组图像对固态面阵激光雷达相机和双CCD相机内参、外参和畸变系数进行标定。实现本专利技术需要一套结合面阵激光雷达与双CCD相机的测距装置，一个棋盘格标定板，一台数据处理及控制装置。本专利技术中，内参用于描述空间点和像素平面上的点的转换关系：其中，fx,fy,cx,cy为相机的内参，其中(cx,cy)为CCD相机的主点，fx,fy为CCD相机在水平和竖直方向上的尺度因子，(X,Y,Z)为世界坐标下点的空间坐标。(u,v)为与空间点对应的像素平面上点的坐标。本专利技术中，外参用于描述面阵激光雷达与双CCD相机相机坐标系之间的转换关系：其中，(X2,Y2,Z2,1)为在CCD相机坐标系下空间点的坐标，(X1,Y1,Z1,1)为在激光雷达坐标系下空间的坐标，[R|T]为与之对应的相机的外参。所述畸变系数用于矫正相机的畸变：xcorrected＝x(1+k1r2+k2r4)+2p1xy+p2(r2+2x2)ycorrected＝y(1+k1r2+k2r4)+p1(r2+2x2)+2p2xy其中，k1,k2,p1,p2为相机的畸变系数，(xcorrect,ycorrect,1)为校正后的归一化平面上的点，(x,y,1)为校正前的归一化平面上的点，x＝X/Z,y＝Y/Z,r为综上所述，以上仅为本专利技术的较佳实施例而已，并非用于限定本专利技术的保护范围。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，其特征在于，首先对双CCD相机和固态面阵激光雷达进行标定得到各自的内参、外参和畸变系数，利用各自的畸变系数对双CCD相机和固态面阵激光雷达采集的目标视场图像进行畸变校正，然后对双CCD相机采集到的目标视场图像进行目标边缘检测，并利用双CCD相机的内参计算目标边缘距离信息；利用双CCD相机的外参将双CCD相机在目标边缘的测距结果替代固态面阵激光雷达在目标边缘的测距结果，得到目标视场的测距结果。

【技术特征摘要】
1.一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，其特征在于，首先对双CCD相机和固态面阵激光雷达进行标定得到各自的内参、外参和畸变系数，利用各自的畸变系数对双CCD相机和固态面阵激光雷达采集的目标视场图像进行畸变校正，然后对双CCD相机采集到的目标视场图像进行目标边缘检测，并利用双CCD相机的内参计算目标边缘距离信息；利用双CCD相机的外参将双CCD相机在目标边缘的测距结果替代固态面阵激光雷达在目标边缘的测距结果，得到目标视场的测距结果。2.如权利要求1所述的一种结合固态面阵激光雷达与双CCD相机的测距方法，其特征在于，标定的步骤包括：步骤1：将固态面阵激光雷达与双CCD相机分别固定，其中，固态面阵激光雷达与双CCD相机水平排列，并且固态面阵激光雷达置于两个CCD相机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋萍，郄有田，翟亚宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11