[发明专利]激光雷达-摄像机联合标定靶和联合标定方法

说明书

本发明公开了一种激光雷达‑摄像机联合标定靶及联合标定方法，该联合标定靶包括棋盘标定板和“L”字形标定板；“L”字形标定板包括第一平面立板和第二平面立板，第二平面立板相对于第一平面立板转角90°后固定在第一平面立板上；棋盘标定板平行于第一平面立板，且位于第一平面立板的视线前侧固定于第一平面立板上，棋盘标定板上排布有黑白棋盘格图案。本发明的激光雷达‑摄像机联合标定靶，在传感器和标定靶均不移动的情况下完成激光雷达和摄像机的联合标定，能够克服激光雷达角分辨率较低的实际使用局限性，距离突变的边缘部分能够得到准确的距离值，具有结构简单，制作成本低的特点，并适用于批量标定。

技术领域

本发明属于多传感器联合标定技术领域，具体涉及一种激光雷达-摄像机联合标定靶，还涉及一种使用该联合标定靶对激光雷达-摄像机进行联合标定的方法。

背景技术

在智能机器人的视觉导航中，使用多传感器数据融合技术，可以得到关于环境更加可靠、统一、精细的描述，以便决策、规划及控制。在进行像素级别的数据融合时，多传感器的标定是必须解决的问题之一。标定一般分为2个部分：各传感器自身参数的标定以及多传感器的联合标定。各传感器自身参数的标定是为了保证所采集数据的准确性，而多传感器的联合标定是为了多传感器数据的准确匹配。激光雷达与摄像机是机器人的主要传感器，激光雷达提供的距离信息和摄像机提供的色彩信息具有很强的互补性，因此融合两者的信息成为当今的研究热点。其中，摄像机标定问题已经得到较好的解决，如，基于径向排列约束的两步法、基于3D棋盘靶标的标定法以及平面模板标定法。关于激光雷达标定问题也有研究，如采用一根细杆子作为标定物面，如，针对摄像机和2D激光雷达，采用直角三角形平板或者采用梯形斜面标定板作为靶标，采用线条作为匹配特征得到标定结果。都是将激光雷达采集的距离信息图通过变换，使场景自然边缘更清晰突出，再提取边缘线条与摄像机拍摄的照片中检测出来的边缘相匹配；在传感器平台沿任意轨道移动过程中针对固定靶标多次采集数据，通过最小化不同视角拍摄的多帧间场景点的欧式投影偏差来得到标定结果等。然而由于扫描激光雷达的特殊性，它的角分辨率较低，通常仅为0.15°-3°，而且受混合像素的影响，距离突变的边缘部分往往得不到准确的距离值。

发明内容

本发明实施例提供一种激光雷达-摄像机联合标定靶，在传感器和标定靶均不移动的情况下完成激光雷达和摄像机的联合标定，能够克服激光雷达角分辨率较低的实际使用局限性，距离突变的边缘部分能够得到准确的距离值，具有结构简单，制作成本低的特点，并适用于批量标定。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光雷达-摄像机联合标定靶，包括棋盘标定板和“L”字形标定板；所述“L”字形标定板包括第一平面立板和第二平面立板，所述第二平面立板相对于第一平面立板转角90°后固定在第一平面立板上；所述棋盘标定板平行于第一平面立板，且位于第一平面立板的视线前侧固定于第一平面立板上，所述棋盘标定板上排布有黑白棋盘格图案。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述棋盘标定板在第一平面立板上位于第一平面立板和第二平面立板相接部位的下方。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述第一平面立板和第二平面立板相接部位的延长线为铅垂线，所述黑白棋盘格图案的其中一条黑白分隔线的延长线与所述第一平面立板和第二平面立板相接部位的延长线重叠。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种激光雷达-摄像机联合标定方法，使用以上结构的联合标定靶对激光雷达和摄像机进行联合标定，包括以下步骤，

(1)激光雷达扫描“L”字形标定板，获取激光雷达和“L”字形标定板之间的相对位置关系[R₁,T₁]；

(2)摄像头拍摄棋盘标定板，获取摄像机和棋盘标定板之间的相对位置关系[R₂,T₂]；