一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，所述装置包括：标定板模块，用于将多张不同ID的AprilTag分别设置于多边形标定板的各角；第一角点获取模块，用于获取相机检测到的各第一角点位置坐标，其中，所述第一角点位置坐标由相机通过检测各AprilTag获得；第二角点获取模块，用于获取各第二角点位置坐标，其中，所述第二角点位置坐标为所述多边形标定板的各角的角点坐标；外参数确定模块，用于依据获取到的第一角点位置坐标和所述第二角点位置坐标，确定相机与激光雷达之间的外参数。通过本发明专利技术实施例提供的确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，能够提升相机与激光雷达之间的外参数的标定结果的准确度。

A device for determining the external parameters between the camera and the lidar

An embodiment of the invention provides a device for determining the external parameters between a camera and a laser radar. The device comprises a calibration board module for setting a plurality of different ID AprilTag to the angles of a polygon demarcate board, and a first corner acquisition module for obtaining the location coordinates of the first corner points detected by the camera. The position coordinates of the first corner point are obtained by detecting each AprilTag by the camera; the second corner point gets the module to obtain the coordinates of each second corner point position, in which the position coordinates of the second corner points are the angle coordinates of the angles of the polygon demarcated plate, and the outer parameters determine the die block for the obtained first corner point position. Set the coordinates and the coordinates of the second corners to determine the external parameters between the camera and the lidar. The device provided by the embodiment of the invention to determine the external parameters between the camera and the laser radar can improve the accuracy of the calibration result of the external parameters between the camera and the laser radar.

【技术实现步骤摘要】
一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置
本专利技术涉及无人车领域，具体设计一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置。
技术介绍
随着无人车技术的不断推进，车上搭载的传感器种类也逐渐增多。最常见的就是用于无人车感知和定位的相机以及激光雷达，通过激光雷达扫描可以获得物体的三维位置，而相机捕获的图片又以得到物体的二维位置和颜色，这些信息在无人车行驶过程中非常重要同时要求我们标定激光雷达和相机的位置方向关系，为了准确地将二者得到的数据信息融和到一个坐标系下。当前用于相机和激光雷达外参标定的方法主要有两种，分别为：第一种是利用黑白相间的棋盘格进行标定,该方法是将棋盘格放在相机和激光雷达都可见的范围内，利用相机和激光雷达检测到的棋盘格平面作为约束计算它们的相对关系。这种方法的问题在于：激光雷达的光束在黑白颜色上的反射率不同，将导致测得的平面有偏差，最终影响标定的结果。第二种方法是利用自然环境的特征进行标定，该方法虽不需要任何特殊的标定板，利用相机和激光雷达在同一个区域重建的点云找到相应的约束，计算它们的相对关系。但是这种方法的问题在于：重建的点云本身会有误差且没有方法可以规避该误差，加上标定过程中车体处于运动状态，会产生传感器数据同步和运动补偿的问题，最终导致标定结果不准。可见，现有的相机和激光雷达外参标定的方案，制约于现有的测量技术及其他的客观因素，最终的标定结果准确度不高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，以解决现有技术中存在的相机和激光雷达外参标定的方案，由于制约于现有的测量技术及其他的客观因素，最终的标定结果准确度不高的问题。为了解决上述问题，本专利技术公开了一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，所述装置包括：标定板模块，用于将多张不同ID的AprilTag分别设置于多边形标定板的各角；第一角点获取模块，用于获取相机检测到的各第一角点位置坐标，其中，所述第一角点位置坐标由所述相机通过检测各AprilTag获得；第二角点获取模块，用于获取各第二角点位置坐标，其中，所述第二角点位置坐标为所述多边形标定板的各角的角点坐标；外参数确定模块，用于依据获取到的所述第一角点位置坐标和所述第二角点位置坐标，确定相机与激光雷达之间的外参数。优选地，所述第二角点获取模块包括：点云数据子模块，用于获取所述多边形标定板上的点云数据信息，其中，所述点云数据信息由激光雷达检测多边形标定板反射回的激光获得；边缘点子模块，用于依据所述点云数据信息，计算所述多边形标定板边缘上的各边缘点位置坐标；直线拟合子模块，用于根据所述边缘点位置坐标，拟合出所述多边形标定板的各条边的直线方程；坐标确定子模块，用于依据所述各边的直线方程，确定所述多边形标定板各角点的第二角点位置坐标。优选地，所述外参数确定模块包括：第一矩阵子模块，用于依据所述第一角点位置坐标，生成第一角点矩阵；第二矩阵子模块，用于依据所述第二角点位置坐标，生成第二角点矩阵；参数获取子模块，用于获取标量以及标定过的内参数；约束方程子模块，用于将所述第一角点矩阵、第二角点矩阵、标量以及内参数输入约束方程；参数确定子模块，用于将计算得到的输出值确定为相机与激光雷达之间的外参数。优选地，所述参数确定子模块具体用于根据如下公式计算所述相机与激光雷达之间的外参数：s*(u,v,1)^T＝K*[R,t]*(X,Y,Z,1)^T；其中，标定板单个角点在相机平面坐标系的位置表示为(u,v,1),在激光雷达坐标系下的位置表示为(X,Y,Z,1),坐标均为同质表达方式；s是一个标量，代表scale参数，^T代表矩阵中的转置，K为内参数，K为3x3矩阵；[R,t]为相机与激光雷达之间的外参数，[R,t]为3x4矩阵。优选地，所述多边形标定板各边均与激光雷达的扫描方向具有夹角。优选地，针对每个AprilTag，所述AprilTag的角点方向与所述AprilTag对应的角的方向一致。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，将多张不同ID的AprilTag分别设置于多边形标定板的各角，并通过相机检测到的各AprilTag的角点坐标，以及激光雷达检测到的多边形标定板的各角的角点坐标，利用相同的角点在不同坐标系下的位置关系作为约束，确定相机和激光雷达之间的外参数，提高了相机与激光雷达之间的外参数的标定结果的准确度。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例一的一种确定相机与激光雷达之间的外参数的方法的步骤流程图；图2是本专利技术实施例二的一种确定相机与激光雷达之间的外参数的方法的步骤流程图；图3是本专利技术实施例三的一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例四的一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置的结构示意图；图5是本专利技术实施例的一种标定板和AprilTag的示意图；图6是本专利技术实施例的一种点云数据示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一参照图1，示出了本专利技术实施例一的一种确定相机与激光雷达之间的外参数的方法的步骤流程图。本专利技术实施例的确定相机与激光雷达之间的外参数的方法包括以下步骤：步骤101：将多张不同ID的AprilTag分别设置于多边形标定板的各角。多边形标定板可以为菱形、矩形、三角形等任意适当形状，本专利技术实施例中对于标定板的具体形状不作限制。AprilTag是美国一名教授专利技术的一种类似于二维码的标签。这里的ID可以理解为不同型号的码。在具体实现过程中，AprilTag的数量与多边形包含的角的数量有关；在设置时可以为每个角都设置AprilTag，也可以为部分角设置AprilTag。优选地，多边形标定板各边均与为水平方向具有夹角；针对每个AprilTag，AprilTag的角点方向与AprilTag对应的角的方向一致；多边形标定板的颜色为纯白色，以利于反射激光雷达发射的激光。步骤102：获取相机检测到的各第一角点位置坐标。其中，第一角点位置坐标为二维坐标。第一角点位置坐标由相机通过检测各AprilTag获得，相机通过检测贴在标定板各个角点的AprilTags可以得到标定板各角点在图像中的二维位置信息，并通过二维位置信息获得第一角点位置坐标。步骤103：获取各第二角点位置坐标。其中，第二角点位置坐标为三维坐标。第二角点位置坐标为多边形标定板的各角的角点坐标。激光雷达向标定板发射整排激光，通过返回光获得标定板上的点云数据。激光雷达扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，其特征在于，所述装置包括：标定板模块，用于将多张不同ID的AprilTag分别设置于多边形标定板的各角；第一角点获取模块，用于获取相机检测到的各第一角点位置坐标，其中，所述第一角点位置坐标由所述相机通过检测各AprilTag获得；第二角点获取模块，用于获取各第二角点位置坐标，其中，所述第二角点位置坐标为所述多边形标定板的各角的角点坐标；外参数确定模块，用于依据获取到的所述第一角点位置坐标和所述第二角点位置坐标，确定相机与激光雷达之间的外参数。

【技术特征摘要】
1.一种确定相机与激光雷达之间的外参数的装置，其特征在于，所述装置包括：标定板模块，用于将多张不同ID的AprilTag分别设置于多边形标定板的各角；第一角点获取模块，用于获取相机检测到的各第一角点位置坐标，其中，所述第一角点位置坐标由所述相机通过检测各AprilTag获得；第二角点获取模块，用于获取各第二角点位置坐标，其中，所述第二角点位置坐标为所述多边形标定板的各角的角点坐标；外参数确定模块，用于依据获取到的所述第一角点位置坐标和所述第二角点位置坐标，确定相机与激光雷达之间的外参数。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二角点获取模块包括：点云数据子模块，用于获取所述多边形标定板上的点云数据信息，其中，所述点云数据信息由激光雷达检测多边形标定板反射回的激光获得；边缘点子模块，用于依据所述点云数据信息，计算所述多边形标定板边缘上的各边缘点位置坐标；直线拟合子模块，用于根据所述边缘点位置坐标，拟合出所述多边形标定板的各条边的直线方程；坐标确定子模块，用于依据所述各边的直线方程，确定所述多边形标定板各角点的第二角点位置坐标。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外参数确定模块包括：第一矩阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：法乐第北京网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11