[发明专利]一种激光雷达和相机间的外参标定系统和方法

权利要求书

1.一种激光雷达和相机的外参标定系统和方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过相机棋盘格获取相机姿态；

步骤2：通过激光雷达数据获取激光雷达姿态

步骤3：激光雷达与相机之间的外参估计

步骤4：优化外参估计

包括如下模块：

数据采集模块，数据包括棋盘格图像序列和雷达点云数据，分别通过相机和激光雷达获取。

计算机处理模块，包括图像棋盘格角点检测模块，两帧图像外参估计模块，激光雷达特征点检测模块，两帧雷达外参估计模块，激光雷达和相机之间外参估计模块，多帧数据求平均值模块。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达和相机的外参标定方法，其特征在于，所述步骤2进一步具体为：相机围绕棋盘格运动，保证棋盘格位于相机视野范围内。以两幅视图为例，获取每幅图像的棋盘格角点，然后利用相关匹配算法可以非常鲁棒地获得棋盘格角点的匹配关系。由于棋盘格角点位于同一平面上，对应关系约束于单应性矩阵H，通过分解单应性矩阵H，可以获取四组可能的相机姿态，但有效3D点必须位于相机前方，根据该约束条件，便可筛选出真正的相机姿态齐次坐标：

进一步地，所述步骤2进一步具体为：提取雷达数据的特征点，当前点的平滑度可以用下面公式评估：

其中，表示雷达坐标系下，第k帧点云第m个点的三维坐标，S表示当前点周围邻域点的集合。选取当前平滑度较大和较小的点分别作为角点和平面点，这两类点作为当前帧点云的特征点。

这样，两帧雷达点云数据之间的关系可描述如下：

这里选取点到直线和点到面的距离作为ICP算法里面的距离，迭代求解得到当前两帧雷达数据之间的姿态

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达和相机的外参标定方法，其特征在于，所述步骤3进一步具体为：通过步骤2，得到相同时刻第i帧和第j帧相机和雷达各自的相对姿态和

可以得到：

由李代数到李群指数映射，可以得到：

由上面公式可以得到如下关系：

所以：

通过上述关系，可以得到激光雷达和相机之间的外参估计。之后多帧数据做进一步优化。