一种智能车激光传感器与相机在线标定方法技术

本发明专利技术公开了一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，通过相机标定、三维激光传感器与图像传感器离线标定、激光数据与图像数据时间对齐、激光传感器与图像传感器的在线对齐等方法步骤将激光数据与图像数据进行精确的标定。该标定系统可适应于多种不同路况和场景，实现激光和图像的在线的高精度标定。将激光和图像标定起来以后，可利用两种传感器的信息对某一障碍物进行综合分析并作出准确决策，对智能车的感知技术有着重要的意义，因此这一技术可广泛应用于无人驾驶汽车视觉导航、智能车视觉辅助驾驶等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种智能车激光传感器与相机在线标定方法
本专利技术属于计算机视觉与智能交通领域，特别涉及一种智能车激光传感器与相机在线标定方法。
技术介绍
智能车辆(IntelligentVehicle，IV)是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体，是一个国家科研实力和产业水平的重要标志。环境感知技术是智能车三大关键技术之一，主动传感激光系统，即三维激光雷达是其中的重要传感器，可以感知障碍物的深度信息，并取得了部分成功的应用，但该传感器存在分辨率低、无法感知RGB信息等问题，制约了其在智能车技术研发和应用上的推广。而被动可见光传感，即相机，在分辨率、感知RGB信息等方面具有显著优势，但无法感知深度信息。近年来，大量研究团队和机构在利用可见光传感完成交通场景感知方面做出了很多卓有成效的研究，基于视觉的交通要素和障碍物感知成为该领域的研究热点。将三维激光雷达和相机标定起来以后，就可以充分利用两种传感器的优势，综合RGB信息和深度信息，对所感知的物体类别和位置做出准确判断，使无人车做出相关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将GPS/INS惯性导航系统、工业相机和三维激光雷达安装在智能车上，并通过GPS/INS惯性导航系统、工业相机和三维激光雷达采集依次采集位姿数据、图像数据和激光数据；步骤2，步骤1采集的数据通过工控机存储，并连接千兆网交换机；手动选取激光数据和图像数据中的标定板，然后对相机内参进行标定，得到精确相机内参；对激光雷达与相机外参进行标定，得到激光与相机初始外参；步骤3，步骤1的位姿数据，利用坐标变换对自然场景激光数据和图像数据进行时间对齐，并校正激光数据的畸变；步骤4，对步骤3时间对齐后的激光数据和图像数据分别提取激光数...

【技术特征摘要】
1.一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将GPS/INS惯性导航系统、工业相机和三维激光雷达安装在智能车上，并通过GPS/INS惯性导航系统、工业相机和三维激光雷达采集依次采集位姿数据、图像数据和激光数据；步骤2，步骤1采集的数据通过工控机存储，并连接千兆网交换机；手动选取激光数据和图像数据中的标定板，然后对相机内参进行标定，得到精确相机内参；对激光雷达与相机外参进行标定，得到激光与相机初始外参；步骤3，步骤1的位姿数据，利用坐标变换对自然场景激光数据和图像数据进行时间对齐，并校正激光数据的畸变；步骤4，对步骤3时间对齐后的激光数据和图像数据分别提取激光数据和图像数据的边缘信息，并对提取的激光数据和图像数据进行预处理；并对图像边界图进行反向距离变换，通过梯度下降的方法优化外部标定参数使得激光与图像的边缘得到精确对齐，优化得到的外部标定参数就是所需的最终标定参数。2.根据权利要求1所述的一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，其特征在于，对相机内参进行标定，根据标定板的实际大小和标定板中黑白格在图像中的位置计算出标定板在相机坐标系中的位置，再通过最小化重投影误差的方式计算出所需标定相机的内部参数；相机的内部参数包括相机的焦距、主点、偏态系数以及畸变系数；标定板为黑白相间的棋盘格。3.根据权利要求1所述的一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，其特征在于，对激光雷达与相机外参进行标定，计算标定板在相机坐标系中的位置和激光坐标系中的位置，通过计算两个坐标系的外参使得激光中的标定板和图像中的标定板对齐；激光与相机的外部参数包括相机坐标系与激光坐标系的旋转关系和平移关系；具体方法如下：利用标定相机内参是使用的标定板完成相机与激光坐标系的联合标定；将标定板摆放不同的姿态和位置，保证其在两个坐标系均可观测，然后采集对应的图像和激光数据组成数据对；对于图像数据，利用张正友标定法标定时定义标定板黑白格图形的两条边缘为X轴和Y轴，垂直于标定板的平面方向为Z轴；对标定板图像数据进行处理得到标定板坐标系到相机坐标系的旋转平移变换关系，并以标定板平面法向量θc,i和其到摄像机坐标系距离αc,i表示第i帧图像中标定板相对于摄像机坐标系的位姿；对于激光数据，手动选取出位于标定板平面的激光数据点后，利用RANSAC方法和最小二乘法鲁棒的估计第i帧标定板平面相对于激光坐标系的位姿，其中标定板平面法向量用θl,i表示，平面到激光坐标系原点的距离为αl,i；由此，标定激光坐标系与摄像机坐标系之间的位姿变换即求解使标定板通过两种不同的数据观测方式在同一坐标系中的表示差别最小的旋转矩阵R与平移向量t。4.根据权利要求1所述的一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，其特征在于，步骤3中，获得位姿数据，并获得图像时间戳和激光时间戳，使用线性插值的方法得到获取每个激光点时刻车体的位姿和获取图像时刻的车体位姿；通过坐标转换对三维激光点的值进行重新计算，从而校正激光的畸变并将其和图像实现时间对齐。5.根据权利要求1所述的一种智能车激光传感器与相机在线标定方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛建儒，李韬，房建武，钟阳，王迪，崔迪潇，杜少毅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61