一种无标定物的激光雷达外参标定方法技术

本发明专利技术公开了一种无标定物的激光雷达外参标定方法，涉及激光雷达技术领域，包括获取点云地图，使待标定激光雷达位于点云地图范围内；待标定激光雷达扫描得到一帧原始点云数据，提取原始点云数据的线特征和面特征；通过定位器件对待标定激光雷达进行定位，得到待标定激光雷达的定位点，然后加载以该定位点为圆心的局部点云地图；将从原始点云数据中提取的线特征和面特征与局部点云地图的线特征和面特征进行粗匹配，得到对应的偏航角和位移，作为待标定激光雷达的初始外参。本发明专利技术利用待标定激光雷达与预先建立的点云地图融合，直接获得待标定激光雷达在地图坐标系中的位姿即外参，标定的精度高、效率高。效率高。效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种无标定物的激光雷达外参标定方法


[0001]本专利技术涉及激光雷达
，特别是涉及一种无标定物的激光雷达外参标定方法。

技术介绍

[0002]传感器标定的目的是为了获取该传感器在某一坐标系下的姿态，即2D/3D的位置和朝向，这个位置和朝向即是该传感器相对于这一坐标系的外参。所以如果想要对一个传感器做标定，就需要明确需要获取的外参是相对哪一个坐标系而言的。在无人驾驶的应用场景中，这个目标坐标系通常是自车坐标系或者地图坐标系。
[0003]在自动驾驶技术中，一般会利用装在车端的激光雷达和车路协同路边的激光雷达检测物体的位置，以及利用车端激光雷达和其他的多种传感器融合给自车定位。在这些需要融合激光雷达数据的应用场景中，都需要先标定激光雷达的外参。
[0004]目前，行业内激光雷达外参标定常见的方法是：多激光雷达之间的融合标定，即利用一个待标定的激光雷达和一个参考激光雷达分别扫描同一场景的点云，然后对获取到的两对点云数据做icp或者ndt配准，从而计算出这两个激光雷达之间的位姿变化，即可以获得待标定的激光雷达在参考激光雷达坐标系中的外参。但是这种标定方法会带来一些问题：一个是如何获取参考激光雷达的外参，只知道待标定激光雷达相对于参考激光雷达的位姿关系可能并不能满足在无人驾驶中数据融合的需求；另一个是这种标定方法对两个激光雷达的安装位置也有比较高的要求，要求这两个激光雷达扫描到的场景要有比较多的重合区域，足够去做点云配准；此外，假如只有一个待标定的激光雷达，无法提供参考激光雷达，这种方法也不适用。/>
技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种无标定物的激光雷达外参标定方法。
[0006]为了解决以上技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种无标定物的激光雷达外参标定方法，包括，获取预先建立好的点云地图，使待标定激光雷达位于该点云地图范围内；待标定激光雷达扫描得到一帧原始点云数据，然后提取原始点云数据的线特征和面特征；通过定位器件对待标定激光雷达进行定位，得到待标定激光雷达的定位点，然后加载以该定位点为圆心的局部点云地图；将从原始点云数据中提取的线特征和面特征与局部点云地图的线特征和面特征进行匹配，得到对应的偏航角和位移，将其作为待标定激光雷达的初始外参。
[0007]作为本专利技术所述无标定物的激光雷达外参标定方法的一种优选方案，其中：在所述将从原始点云数据中提取的线特征和面特征与局部点云地图的线特征和面特征进行匹
配，得到对应的偏航角和位移，将其作为待标定激光雷达的初始外参之后，还包括，以初始外参为中心，加载局部点云地图；在局部点云地图中搜索与从原始点云数据中提取的线特征和面特征相对应的匹配点和匹配数据，然后将点云点投影至点云地图上，对初始外参进行调整，得到优化后外参；待标定激光雷达扫描得到新一帧原始点云数据，并从新一帧原始点云数据中提取线特征和面特征；以优化后外参为中心，加载局部点云地图；在局部点云地图中搜索与新一帧原始点云数据中提取的线特征和面特征相对应的匹配点和匹配数据，然后将点云点投影至点云地图上，对优化后外参再次进行调整，得到优化后外参；重复以上步骤若干次，直至前后两帧点云数据优化计算得到的结果误差小于设定的阈值，得到待标定激光雷达的外参。
[0008]作为本专利技术所述无标定物的激光雷达外参标定方法的一种优选方案，其中： 所述提取原始点云数据的线特征和面特征包括，对原始点云数据进行分线束处理；对每一线束上的点的曲率进行计算；判断线束中的当前点与下一点的夹角是否大于1
°
，若是，则将当前点、位于当前点前的连续十个点以及位于当前点后的连续十个点剔除；将每一线束上的剩余点均分为若干段；对每段中的点按曲率由大到小的顺序筛选线特征，先依次判断当前点是否为遮挡点，若是，则将当前点、位于当前点前的连续十个点以及位于当前点后的连续十个点均置为坏点，然后依次判断当前点的曲率是否大于预设的阈值，若当前点的曲率大于预设的阈值且当前点不是坏点，则认定当前点为线特征，并在当前点被认定为线特征后，将当前点、位于当前点前的连续十个点以及位于当前点后的连续十个点均置为坏点；对每段中的点按曲率由小到大的顺序筛选面特征，先依次判断当前点是否与激光线束平行，若平行，则将当前点、位于当前点前的连续十个点以及位于当前点后的连续十个点均置为坏点，然后依次判断当前点的曲率是否小于预设的阈值，若当前点的曲率小于预设的阈值且当前点不是坏点，则认定当前点为面特征，并在当前点被认定为面特征后，将当前点、位于当前点前的连续十个点以及位于当前点后的连续十个点均置为坏点。
[0009]作为本专利技术所述无标定物的激光雷达外参标定方法的一种优选方案，其中：所述对每一线束上的点的曲率进行计算包括，根据公式一计算第k个线束上的第i个点的曲率，公式一为：，其中，表示第k个线束上的点云的第i个点，j=1,2,3,
…
,10;
根据公式一计算得到,,
…
, ，然后对这十个曲率进行排序，取中值作为第k个线束上的第i个点的曲率；按照以上方法计算每个线束上的点的曲率。
[0010]作为本专利技术所述无标定物的激光雷达外参标定方法的一种优选方案，其中：需要计算曲率的点为每个线束上的第十个点至第n
‑
10个点， n为线束上点的总数。
[0011]作为本专利技术所述无标定物的激光雷达外参标定方法的一种优选方案，其中：所述局部点云地图的半径为50~200m。
[0012]作为本专利技术所述无标定物的激光雷达外参标定方法的一种优选方案，其中：所述定位器件包括GPS定位装置和惯性传感器。
[0013]本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术利用待标定激光雷达与预先建立的点云地图融合，直接获得待标定激光雷达在地图坐标系中的位姿即外参，标定的精度高、效率高。
[0014]（2）本专利技术通过定位器获取待标定激光雷达的位置，并以此位置为中心，加载相应的点云地图，然后利用待标定激光雷达扫描到的点云数据与该地图进行匹配，获得待标定激光雷达的外参信息，标定过程不需要任何标定物，且对标定的环境没有任何要求，只需要将待标定激光雷达置于点云地图区域内就可以随时进行标定。
[0015]（3）本专利技术利用预先建立好的点云地图，该点云地图经过滤除动态对象、回环检测等建图步骤后，自身的建图精度很高，使激光雷达的标定精度更高。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0017]图1为本专利技术提供的无标定物的激光雷达外参标定方法的流程示意图；图2为本专利技术提供的无标定物的激光雷达外参标定方法中提取原始点云数据的线特征和面特征的流程示意图；图3为本专利技术提供的无标定物的激光雷达外参标定方法中利用之后的点云数据帧对待标定激光雷达的初始外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无标定物的激光雷达外参标定方法，其特征在于：包括，获取预先建立好的点云地图，使待标定激光雷达位于该点云地图范围内；待标定激光雷达扫描得到一帧原始点云数据，然后提取原始点云数据的线特征和面特征；通过定位器件对待标定激光雷达进行定位，得到待标定激光雷达的定位点，然后加载以该定位点为圆心的局部点云地图；将从原始点云数据中提取的线特征和面特征与局部点云地图的线特征和面特征进行匹配，得到对应的偏航角和位移，将其作为待标定激光雷达的初始外参。2.根据权利要求1所述的无标定物的激光雷达外参标定方法，其特征在于：在所述将从原始点云数据中提取的线特征和面特征与局部点云地图的线特征和面特征进行匹配，得到对应的偏航角和位移，将其作为待标定激光雷达的初始外参之后，还包括，以初始外参为中心，加载局部点云地图；在局部点云地图中搜索与从原始点云数据中提取的线特征和面特征相对应的匹配点和匹配数据，然后将点云点投影至点云地图上，对初始外参进行调整，得到优化后外参；待标定激光雷达扫描得到新一帧原始点云数据，并从新一帧原始点云数据中提取线特征和面特征；以优化后外参为中心，加载局部点云地图；在局部点云地图中搜索与新一帧原始点云数据中提取的线特征和面特征相对应的匹配点和匹配数据，然后将点云点投影至点云地图上，对优化后外参再次进行调整，得到优化后外参；重复以上步骤若干次，直至前后两帧点云数据优化计算得到的结果误差小于设定的阈值，得到待标定激光雷达的外参。3.根据权利要求1所述的无标定物的激光雷达外参标定方法，其特征在于：所述提取原始点云数据的线特征和面特征包括，对原始点云数据进行分线束处理；对每一线束上的点的曲率进行计算；判断线束中的当前点与下一点的夹角是否大于1
°
，若是，则将当前点、位于当前点前的连续十个点以及位于当前点后的连续十个点剔除；将每一线束上的剩余点均分为若干段...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪丹，王劲，
申请(专利权)人：中智行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：