多线激光雷达的参数标定方法及装置、设备及可读介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多线激光雷达的参数标定方法及装置、设备及可读介质。其方法包括：基于已标定的三维扫描仪采集的标定场景的数据，创建标定场景的三维场景模型；获取待标定的多线激光雷达分别在标定场景中的多个位置点采集的点云数据；将多线激光雷达在各位置点采集的点云数据和三维场景模型中的点云数据，以各位置点与三维场景模型中对应的位置点对齐为原则，对齐至同一坐标系中；建立同一坐标系下、多线激光雷达采集的各点的数据与三维场景模型中距离点的最近的匹配点的数据之间的目标函数；根据目标函数，标定多线激光雷达的参数。本发明专利技术的技术方案，不用建立复杂的标定场景，能够有效地提高多线激光雷达的参数的标定效率。

【技术实现步骤摘要】
多线激光雷达的参数标定方法及装置、设备及可读介质
本专利技术涉及计算机应用
，尤其涉及一种多线激光雷达的参数标定方法及装置、设备及可读介质。
技术介绍
在无人驾驶、机器人、测绘等多个领域中，多线激光雷达是一种常用的传感器设备，用于准确的测量周围环境中障碍物的方位以及距离信息,但是多线激光雷达的测量精度与其自身的内参和相对挂载机器的外参密切相关。所以，现有技术中，需要对多线激光雷达的内参和/或外参进行标定，以提高多线激光雷达的测量精度。现有技术中的多线激光雷达的标定，按照是否对场景进行建模分为监督式和非监督式。其中，非监督式的标定技术，对标定场景进行简单的假设，即假定场景中的物体表面在相邻激光管的扫描范围内是平滑的，然后通过优化相邻光束扫描到的点云的一致性，同时实现对多线激光雷达的内参和外参进行标定。监督式的标定技术中，大部分需要耗费大量的时间去搭建标定场景,以获得一个更好的标定精度。但是，现有的监督式标定技术中，在对多线激光雷达的参数进行标定的时候，建立标定场景的过程非常复杂，费时费力，导致多线激光雷达的参数标定效率较低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多线激光雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多线激光雷达的参数标定方法，其特征在于，所述方法包括：基于已标定的三维扫描仪采集的标定场景的数据，创建所述标定场景的三维场景模型；获取待标定的多线激光雷达分别在所述标定场景中的多个位置点采集的点云数据；将所述多线激光雷达在各所述位置点采集的点云数据和所述三维场景模型中的点云数据，以各所述位置点与所述三维场景模型中对应的位置点对齐为原则，对齐至同一坐标系中；建立同一坐标系下、所述多线激光雷达采集的各点的数据与所述三维场景模型中距离所述点的最近的匹配点的数据之间的目标函数；根据所述目标函数，标定所述多线激光雷达的参数。

【技术特征摘要】
1.一种多线激光雷达的参数标定方法，其特征在于，所述方法包括：基于已标定的三维扫描仪采集的标定场景的数据，创建所述标定场景的三维场景模型；获取待标定的多线激光雷达分别在所述标定场景中的多个位置点采集的点云数据；将所述多线激光雷达在各所述位置点采集的点云数据和所述三维场景模型中的点云数据，以各所述位置点与所述三维场景模型中对应的位置点对齐为原则，对齐至同一坐标系中；建立同一坐标系下、所述多线激光雷达采集的各点的数据与所述三维场景模型中距离所述点的最近的匹配点的数据之间的目标函数；根据所述目标函数，标定所述多线激光雷达的参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多线激光雷达在各所述位置点采集的点云数据和所述三维场景模型中的点云数据，以各所述位置点与所述三维场景模型中对应的位置点对齐为原则，对齐至同一坐标系中，具体包括：将各所述位置点对齐到所述三维场景模型中对应的位置；获取对齐后各所述位置点处的挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数；根据各所述位置点处的挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数、以及所述多线激光雷达的外参和内参，将所述多线激光雷达在各所述位置处采集的点云数据转换至所述三维场景模型中对应的坐标，使得在各所述位置点采集的点云数据与所述三维场景模型属于同一坐标系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据各所述位置点处的挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数、以及所述多线激光雷达的外参和内参，将所述多线激光雷达在各所述位置处采集的点云数据转换至所述三维场景模型中对应的坐标，具体包括：取所述多线激光雷达在第i个位置点采集的点云中的任一点j的原始数据为rj，根据所述多线激光雷达的内参I、所述原始数据转换至所述多线激光雷达坐标系的转换函数以及所述多线激光雷达的坐标系到挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系的转换参数，利用公式计算所述点j在所述挂载机器的坐标系中的坐标；其中所述rj∈Ri，所述Ri为所述多线激光雷达在第i个位置处采集的原始数据集合；所述L(rj；I)为所述原始数据转换至所述多线激光雷达坐标系的转换函数；所述Tb,s为所述多线激光雷达的坐标系到挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系的转换参数集合，所述其中所述为第i个所述多线激光雷达的坐标系到挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系的转换参数；所述为所述点j在所述挂载机器的坐标系中的坐标；根据所述第i个位置点的所述挂载机器的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数以及所述点j在所述挂载机器的坐标系中的坐标利用公式计算所述点j在所述三维场景模型的坐标系中的坐标；其中所述为所述点j在所述三维场景模型的坐标系中的坐标。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，建立同一坐标系下、所述多线激光雷达采集的各点的数据与所述三维场景模型中距离所述点的最近的匹配点的数据之间的目标函数，具体包括：设置所述三维场景模型中各点p的权重w(p)＝f(c(p))以及法线方向n(p)，其中所述c(p)为一标量函数，衡量所述点p附近模型表面的弯曲程度；所述函数f()为单调函数，以将所述c(p)映射到0到1之间，所述c(p)衡量的所述点p附近表面越是平坦的区域，所述w(p)的值越接近等于1，否则所述c(p)衡量的所述点p附近表面越是弯曲的区域，所述w(p)的值越接近等于0；所述n(p)为所述点p的法线方向；获取距离所述第i个位置点采集的所述点j在所述三维场景模型中的坐标最近的匹配点的坐标mj，并获取所述匹配点mj的权重w(mj)以及法线方向n(mj)；根据所述点j在所述三维场景模型的坐标系中的坐标所述匹配点的坐标mj、所述匹配点mj的权重w(mj)以及法线方向n(mj)，利用如下公式构建所述目标函数：所述mj∈M其中所述E(Tm,b,Tb,s,I)为所述目标函数；所述ρ(·)为损失函数；所述nT(mj)为所述匹配点mj的法线方向n(mj)的转置；所述M为所述三维场景模型中的点集；所述为所有i个所述位置点的所述挂载机器的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数的集合。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述目标函数，标定所述多线激光雷达的参数，具体包括：优化所述目标函数中所述多线激光雷达的坐标系到挂载所述多线激光雷达的挂载机器的坐标系的转换参数Tb,s，使得所述目标函数收敛；再联合优化所述目标函数中的所述Tb,s和所述内参I，使得所述目标函数取最小值；获取所述目标函数取最小值时对应的所述Tb,s和所述内参I的数值，分别作为所述多线激光雷达标定后的外参和内参。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多线激光雷达在各所述位置点采集的点云数据和所述三维场景模型中的点云数据，以各所述位置点与所述三维场景模型中对应的位置点对齐为原则，对齐至同一坐标系中，具体包括：将各所述位置点对齐到所述三维场景模型中对应的位置；获取对齐后各所述位置点处挂载在挂载机器上的所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数；根据各所述位置点处挂载在所述挂载机器上的所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数、以及所述多线激光雷达的内参，将所述多线激光雷达在各所述位置处采集的点云数据转换至所述三维场景模型中对应的坐标，使得在各所述位置点采集的点云数据与所述三维场景模型属于同一坐标系。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据各所述位置点处挂载的所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数、以及所述多线激光雷达的内参，将所述多线激光雷达在各所述位置处采集的点云数据转换至所述三维场景模型中对应的坐标，具体包括：取所述多线激光雷达在第i个位置点采集的点云中的任一点j的原始数据为rj，根据所述多线激光雷达的内参I以及对应的所述位置点处挂载的所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数，利用公式计算所述点j在所述三维场景模型的坐标系中的坐标；其中所述rj∈Ri，所述Ri为所述多线激光雷达在第i个位置处采集的原始数据集合；所述L(rj；I)为所述原始数据转换至所述多线激光雷达坐标系的转换函数；所述为所述第i个位置处所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数；所述为所述点j在所述三维场景模型的坐标系中的坐标。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，建立同一坐标系下、所述多线激光雷达采集的各点的数据与所述三维场景模型中距离所述点的最近的匹配点的数据之间的目标函数，具体包括：设置所述三维场景模型中各点p的权重w(p)＝f(c(p))以及法线方向n(p)，其中所述c(p)为一标量函数，衡量所述点p附近模型表面的弯曲程度；所述函数f()为单调函数，以将所述c(p)映射到0到1之间，所述c(p)衡量的所述点p附近表面越是平坦的区域，所述w(p)的值越接近等于1，否则所述c(p)衡量的所述点p附近表面越是弯曲的区域，所述w(p)的值越接近等于0；所述n(p)为所述点p的法线方向；获取距离所述第i个位置点采集的所述点j在所述三维场景模型中的坐标最近的匹配点的坐标mj，并获取所述匹配点mj的权重w(mj)以及法线方向n(mj)；根据所述点j在所述三维场景模型的坐标系中的坐标所述匹配点的坐标mj、所述匹配点mj的权重w(mj)以及法线方向n(mj)，利用如下公式构建所述目标函数：所述mj∈M其中所述为所述目标函数；所述ρ(·)为损失函数；所述nT(mj)为所述匹配点mj的法线方向n(mj)的转置；所述M为所述三维场景模型中的点集，所述为所有i个所述位置点处挂载的所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数的集合。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述目标函数，标定所述多线激光雷达的参数，具体包括：优化所述目标函数中所述多线激光雷达的坐标系到所述三维场景模型的坐标系的转换参数Tm,s，使得所述目标函数收敛；再优化所述目标函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博胜，谢远帆，王军，闫鹤，王亮，燕飞龙，
申请(专利权)人：百度在线网络技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11