【技术实现步骤摘要】
基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法
[0001]本专利技术是一种基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，属于多传感器标定技术，特别适用于未知环境导航领域。
技术介绍
[0002]在无人导航领域中，IMU(即：惯性测量单元)凭借其高度自主性与抗干扰性应用广泛，但其误差随时间积累；相机价格低廉且具有丰富语义信息，在纹理环境中导航精度高，但无法获取精确深度信息；激光雷达可获取精确三维环境信息，特别是在GNSS(即：全球导航卫星系统)数据不可用时，可为自主无人车提供准确位姿信息。基于IMU/相机/激光雷达的组合导航是未来无人导航的发展方向之一。在IMU/相机/激光雷达系统中，旋转和平移外参会影响定位精度，需对其进行在线标定。现有标定技术分别实现了IMU/相机、IMU/激光雷达和相机/激光雷达的标定工作，无法同时标定三者外参，未考虑三者外参的相互约束性，在复杂环境下适应性与鲁棒性较低。针对以上情况亟需一种更有效的标定方法。
技术实现思路
[0003]专利技术目的：为了提高标定效率并增强标定适应性，本...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据IMU输出角速度信息拟合旋转B样条曲线得IMU姿态信息；S2：采用NDT算法估计激光雷达旋转，根据S1估计的IMU姿态信息变化量与激光雷达旋转初始化IMU/激光雷达旋转外参；S3：根据S2初始化的IMU/激光雷达旋转外参进行激光雷达去畸变处理；S4：采用特征点算法估计相机旋转，根据S1估计的IMU姿态信息变化量与相机旋转初始化IMU/相机旋转外参，并初始化重力、尺度因子、陀螺仪零偏及速度；S5：采用棋盘格标定板，提取相机系下棋盘格点坐标，根据聚类算法提取激光雷达系下棋盘格激光点对应法向量与中心点，根据点面距离最小构建目标函数，初始化激光雷达
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相机外参；S6：根据IMU约束、激光雷达约束、相机约束、基于标定板的相机和激光雷达外参约束、IMU/相机/激光雷达外参互相约束构建联合优化目标方程，求解目标方程得IMU/相机/激光雷达外参。2.根据权利要求1所述的基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下过程：根据IMU输出角速度信息拟合旋转B样条曲线，通过解最小二乘问题计算拟合曲线的四元数控制点：其中，q0,....q
N
为B样条曲线四元数控制点，k为当前时刻，M为总采样时间，为k时刻IMU输出角速度信息，为0时刻到k时刻IMU的旋转矩阵。3.根据权利要求2所述的基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下过程：S2.1采用NDT算法估计激光雷达旋转，目标函数为：其中，为k
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1时刻到k时刻激光雷达的变换矩阵，i为当前激光点，n为总激光点数，为k时刻第i个激光点位置，为k
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1时刻第i个激光点位置；S2.2根据S1估计的IMU姿态变化与S2.1估计的激光雷达旋转，初始化IMU/激光雷达旋转外参：其中，为k
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1时刻到k时刻激光雷达的旋转四元数，为激光雷达到IMU的旋转四元数，为k
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1时刻到k时刻IMU的旋转四元数。4.根据权利要求2所述的基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下过程：根据S2初始化的IMU/激光雷达旋转外参进行激光雷达去畸变处理：
其中，为k时刻第0扫描系的第i个激光雷达点，为k时刻第j扫描系的第i个激光雷达点，为激光雷达从k时刻第j扫描系到第0扫描系的旋转矩阵。5.根据权利要求2所述的基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下过程：S4.1采用特征点算法估计相机旋转，求解所有帧位姿和路标点的3D位置；S4.2根据S1估计的IMU姿态变化与相机旋转初始化IMU/相机旋转外参：其中，为k
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1时刻到k时刻相机的旋转四元数，为相机到IMU的旋转四元数，为k
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1时刻到k时刻IMU的旋转四元数；S4.3初始化重力、尺度因子、陀螺仪零偏及速度。6.根据权利要求2所述的基于图优化的IMU/相机/激光雷达联合标定方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下过程：采用棋盘格标定...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓苏，侯岚华，姚逸卿，高佳誉，何宇明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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