激光雷达与相机外参标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种激光雷达与相机外参标定方法及装置，包括：基于相机采集到的图像数据，获取相机坐标系下的标定板几何参数；并基于激光雷达采集到的点云数据，获取激光雷达坐标系下的标定板几何参数；基于标定板几何参数在相机和激光雷达坐标系中的对应关系构建第一约束条件；利用所述第一约束条件进行递进式的迭代优化，确定激光雷达与相机之间的外参。本发明专利技术提供的激光雷达与相机外参标定方法及装置，充分利用标定板的先验信息对传感器采集数据进行误差抑制优化，从而保证标定结果的高精度和可靠性。和可靠性。和可靠性。

External parameter calibration method and device of lidar and camera

【技术实现步骤摘要】
激光雷达与相机外参标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及定位与三维重建
，尤其涉及一种激光雷达与相机外参标定方法及装置。

技术介绍

[0002]激光雷达与相机是在自动驾驶、机器人等领域常见的两种传感器，在融合两种传感器的数据前，需要对激光雷达与相机的外参进行标定。
[0003]现有的标定方案，直接利用激光雷达点云中提取出来的激光点来进行标定板几何参数的计算，进而实现对激光雷达与相机的外参标定。
[0004]但是，激光雷达本身的测量误差相对于标定板尺寸大小并不可以直接忽略，使用含有较明显相对测量误差的激光点坐标进行外参标定，必然会使最终的外参标定结果存在较大误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种激光雷达与相机外参标定方法及装置，用以解决现有技术中激光雷达与相机外参标定结果不精确的缺陷，提高了激光雷达与相机外参标定结果的精确度。
[0006]本专利技术提供一种激光雷达与相机外参标定方法，包括：
[0007]基于相机采集到的图像数据，获取相机坐标系下的标定板几何参数；并基于激光雷达采集到的点云数据，获取激光雷达坐标系下的标定板几何参数；
[0008]基于标定板几何参数在相机和激光雷达坐标系中的对应关系构建第一约束条件；
[0009]利用所述第一约束条件进行递进式的迭代优化，确定激光雷达与相机之间的外参。
[0010]在一些实施例中，所述基于相机采集到的图像数据，获取相机坐标系下的标定板几何参数，包括：
[0011]基于相机内参、畸变系数，确定标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿；
[0012]基于标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板几何参数。
[0013]在一些实施例中，所述基于标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板几何参数，包括：
[0014]基于标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板平面参数；
[0015]基于标定板角点在标定板坐标系下的坐标，以及标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板角点坐标；
[0016]基于相机坐标系下的标定板角点坐标，确定相机坐标系下的反投影平面；
[0017]其中，相机坐标系下的标定板几何参数包括标定板平面参数、标定板角点坐标和反投影平面。
[0018]在一些实施例中，所述基于激光雷达采集到的点云数据，获取激光雷达坐标系下的标定板几何参数，包括：
[0019]基于相机坐标系下的标定板几何参数和相机内参，确定图像坐标系下的标定板角点坐标；
[0020]基于图像坐标系下的标定板角点坐标，利用激光雷达与相机之间的初始外参将激光点云变换到相机坐标系下，并投影到成像平面上；
[0021]根据投影后坐标落在标定板在图像坐标系下横纵坐标分量范围内的激光点确定激光雷达坐标系下的标定板几何参数。
[0022]在一些实施例中，所述根据投影后坐标落在标定板在图像坐标系下横纵坐标分量范围内的激光点确定激光雷达坐标系下的标定板几何参数，包括：
[0023]根据投影后坐标落在标定板在图像坐标系下横纵坐标分量范围内的激光点确定投射到标定板平面上的激光点；
[0024]对标定板平面上的激光点进行平面拟合以去除外点，获得激光雷达坐标系下的标定板平面参数，并优化标定板平面激光点坐标；
[0025]基于优化后的标定板平面激光点确定标定板四条边缘所对应的四组激光点；
[0026]对每一条边缘所对应的一组激光点进行直线拟合以去除外点，获得激光雷达坐标系下的每一条边缘对应的标定板边缘直线参数；
[0027]基于四条边缘对应的标定板边缘直线参数确定激光雷达坐标系下的标定板角点坐标；
[0028]其中，激光雷达坐标系下的标定板几何参数包括标定板平面参数、标定板边缘直线参数和标定板角点坐标。
[0029]在一些实施例中，所述基于四条边缘对应的标定板边缘直线参数确定激光雷达坐标系下的标定板角点坐标，包括：
[0030]基于四条边缘对应的标定板边缘直线参数确定激光雷达坐标系下的初始标定板角点坐标；任意相邻两条边缘对应的标定板边缘直线的交点为一个标定板角点；
[0031]基于标定板先验信息和激光雷达采集到的点云数据，使用第二约束条件对所述初始标定板角点坐标进一步优化，确定激光雷达坐标系下的标定板角点坐标。
[0032]在一些实施例中，所述第二约束条件具体包括以下五项：
[0033]标定板边长约束；
[0034]相临边相互垂直约束；
[0035]四个角点共平面约束；
[0036]点在平面上约束；
[0037]点在边缘直线上约束。
[0038]在一些实施例中，所述第一约束条件具体包括以下四项：
[0039]点到标定板平面的距离约束；
[0040]点到反投影平面的距离约束；
[0041]点到边缘直线的距离约束；
[0042]点到点的距离约束。
[0043]本专利技术提供一种激光雷达与相机外参标定装置，包括：
[0044]获取模块，用于基于相机采集到的图像数据，获取相机坐标系下的标定板几何参数；并基于激光雷达采集到的点云数据，获取激光雷达坐标系下的标定板几何参数；
[0045]构建模块，用于基于标定板几何参数在相机和激光雷达坐标系中的对应关系构建第一约束条件；
[0046]确定模块，用于利用所述第一约束条件进行递进式的迭代优化，确定激光雷达与相机之间的外参。
[0047]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述激光雷达与相机外参标定方法。
[0048]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述激光雷达与相机外参标定方法。
[0049]本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述激光雷达与相机外参标定方法。
[0050]本专利技术提供的激光雷达与相机外参标定方法及装置，充分利用标定板的先验信息对传感器采集数据进行误差抑制优化，从而保证标定结果的高精度和可靠性。
附图说明
[0051]为了更清楚地说明本专利技术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。
[0052]图1是本专利技术提供的激光雷达与相机外参标定方法的流程示意图；
[0053]图2是本专利技术提供的激光雷达与相机外参标定装置的结构示意图；
[0054]图3是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达与相机外参标定方法，其特征在于，包括：基于相机采集到的图像数据，获取相机坐标系下的标定板几何参数；并基于激光雷达采集到的点云数据，获取激光雷达坐标系下的标定板几何参数；基于标定板几何参数在相机和激光雷达坐标系中的对应关系构建第一约束条件；利用所述第一约束条件进行递进式的迭代优化，确定激光雷达与相机之间的外参。2.根据权利要求1所述的激光雷达与相机外参标定方法，其特征在于，所述基于相机采集到的图像数据，获取相机坐标系下的标定板几何参数，包括：基于相机内参、畸变系数，确定标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿；基于标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板几何参数。3.根据权利要求2所述的激光雷达与相机外参标定方法，其特征在于，所述基于标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板几何参数，包括：基于标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板平面参数；基于标定板角点在标定板坐标系下的坐标，以及标定板坐标系与相机坐标系之间的相对位姿，确定相机坐标系下的标定板角点坐标；基于相机坐标系下的标定板角点坐标，确定相机坐标系下的反投影平面参数；其中，相机坐标系下的标定板几何参数包括标定板平面参数、标定板角点坐标和反投影平面参数。4.根据权利要求1所述的激光雷达与相机外参标定方法，其特征在于，所述基于激光雷达采集到的点云数据，获取激光雷达坐标系下的标定板几何参数，包括：基于相机坐标系下的标定板几何参数和相机内参，确定图像坐标系下的标定板角点坐标；基于图像坐标系下的标定板角点坐标，利用激光雷达与相机之间的初始外参将激光点云变换到相机坐标系下，并投影到成像平面上；根据投影后坐标落在标定板在图像坐标系下横纵坐标分量范围内的激光点确定激光雷达坐标系下的标定板几何参数。5.根据权利要求4所述的激光雷达与相机外参标定方法，其特征在于，所述根据投影后坐标落在标定板在图像坐标系下横纵坐标分量范围内的激光点确定激光雷达坐标系下的标定板几何参数，包括：根据投影后坐标落在标定板在图像坐标系下横纵坐标分量范围内的激光点确定投射到标定板平面上的激光点；对标定板平面上的激光点进行平面拟合以去除外点，获得激光雷达坐标系下的标定板平面参数，并优化标定板平面激光点坐标；...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣政，王硕，吴毅红，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：