[发明专利]一种标定多激光雷达外参数的系统及其方法

权利要求书

1.一种标定多激光雷达外参数的系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于通过待标定系统中的激光雷达对标定板进行扫描，获得每一个激光雷达对标定板的扫描结果；

坐标变换模块，用于根据扫描结果计算各激光雷达坐标系与标定板坐标系之间的坐标变换关系，并根据该坐标变换关系计算出任意两个激光雷达坐标系之间的坐标变换关系；及

坐标变换整合模块，用于对得到的任意两个激光雷达坐标系之间的坐标变换关系进行整合，得到该待标定系统的外参数；

该标定板为一具有标准尺度的镂空棋盘平面标定板，通过去除平面棋盘标定板中的黑色小方格的方式制成，该平面棋盘标定板上的白色小方格与黑色小方格尺寸相同且间隔排列；

所述数据采集模块处理各激光雷达对该镂空棋盘平面标定板上每一个白色小方格的扫描结果，得到该镂空棋盘平面标定板上每一个白色小方格在各个激光雷达坐标系中的三维坐标；

所述坐标变换模块根据每一白色小方格在各个激光雷达坐标系中的三维坐标，推算出各激光雷达坐标系与标定板坐标系之间的变换坐标；

所述坐标变换模块以如下公式推算出各激光雷达坐标系与标定板坐标系之间的变换坐标：

其中，t₁～t₁₂为所求的值，T_A为标定板坐标系至激光雷达A坐标系的变换矩阵，pⁱ为标定板坐标系中第i个白色小方格的三维齐次坐标，为激光雷达A坐标系中第i个白色小方格的三维坐标；

所述坐标变换模块以如下公式计算出任意两个激光雷达坐标系之间的坐标变换关系：

其中，u₁～u₁₂的值即为所求，为激光雷达B坐标系中第i个白色小方格的三维坐标，为激光雷达A坐标系与激光雷达B坐标系之间的坐标变换矩阵；

展开两激光雷达A、B坐标系的坐标变换关系，建立一个以u₁～u₁₂为所求变量的线性方程：

其中，Aⁱ矩阵如下：

然后，拼接这两个激光雷达A、B扫描的所有白色小方块建立的方程组，得到了一个超定线性方程组：

其中，矩阵A^N的大小为3N×12，矩阵的大小为3N×1，N大于等于4，N指标定板上白色小方块的数量；

求解该超定线性方程组，得到u₁～u₁₂的值组成的列向量：

最后，将列向量U中的值赋值到矩阵的相应元素当中，得到这两个激光雷达A、B坐标系的坐标变换关系。

2.一种标定多激光雷达外参数的方法，其特征在于，包括：

步骤一，通过待标定系统中的激光雷达对标定板进行扫描，获得每一个激光雷达对标定板的扫描结果；

步骤二，根据扫描结果计算各激光雷达坐标系与标定板坐标系之间的坐标变换关系，并根据该坐标变换关系计算出任意两个激光雷达坐标系之间的坐标变换关系；及

步骤三，对得到的任意两个激光雷达坐标系之间的坐标变换关系进行整合，得到该待标定系统的外参数；

所述步骤一中，包括：

该标定板为一具有标准尺度的镂空棋盘平面标定板，通过去除平面棋盘标定板中的黑色小方格的方式制成，该平面棋盘标定板上的白色小方格与黑色小方格尺寸相同且间隔排列；

所述步骤一中，包括：

处理各激光雷达对该镂空棋盘平面标定板上每一个白色小方格的扫描结果，得到该镂空棋盘平面标定板上每一个白色小方格在各个激光雷达坐标系中的三维坐标；

所述步骤二中，包括：

根据每一白色小方格在各个激光雷达坐标系中的三维坐标，推算出各激光雷达坐标系与标定板坐标系之间的变换坐标；

所述步骤二中，包括：

以如下公式推算出各激光雷达坐标系与标定板坐标系之间的变换坐标：

其中，t₁～t₁₂为所求的值，T_A为标定板坐标系至激光雷达A坐标系的变换矩阵，pⁱ为标定板坐标系中第i个白色小方格的三维齐次坐标，为激光雷达A坐标系中第i个白色小方格的三维坐标；

所述步骤二中，包括：

以如下公式计算出任意两个激光雷达坐标系之间的坐标变换关系：

其中，u₁～u₁₂的值即为所求，为激光雷达B坐标系中第i个白色小方格的三维坐标，为激光雷达A坐标系与激光雷达B坐标系之间的坐标变换矩阵；

展开两激光雷达A、B坐标系的坐标变换关系，建立一个以u₁～u₁₂为所求变量的线性方程：

其中，Aⁱ矩阵如下：

然后，拼接这两个激光雷达A、B扫描的所有白色小方块建立的方程组，得到了一个超定线性方程组：

其中，矩阵A^N的大小为3N×12，矩阵的大小为3N×1，N大于等于4，N指标定板上白色小方块的数量；

求解该超定线性方程组，得到u₁～u₁₂的值组成的列向量：

最后，将列向量U中的值赋值到矩阵的相应元素当中，得到这两个激光雷达A、B坐标系的坐标变换关系。