[发明专利]一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法及装置

权利要求书

1.一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，所述方法包括：

在立体靶标世界参考坐标系中扫描立体靶标上所有特征点的三维坐标，得到所述立体靶标上所有特征点的立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集，其中为第n个传感器视野中的特征点在立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集；

分别测量每个传感器对应的立体靶标上所有特征点的三维坐标，通过特征点求取算法计算所述特征点在各传感器坐标系中的位置关系，得到所述立体靶标上所有特征点的各传感器坐标系的三维坐标点集，其中为第n个传感器坐标系的三维坐标点集；

对所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集以及所述各传感器坐标系的三维坐标点集对应点进行标定，计算标定点对的刚体变化关系，运用所述标定点对的刚体变化关系计算所述各传感器坐标系的三维坐标点集在所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集，得到标定点对结果理论值；

设定距离阈值；

计算每对标定点的所述标定点对结果理论值与测量得到的标定点对结果测量值的欧式点距，并与设定的所述距离阈值比较；

若一对标定点的欧式点距大于距离阈值，则判定选取的所述一对标定点为干扰点，去除；

若一对标定点的欧式点距小于等于距离阈值，则判定选取的所述一对标定点为非干扰点，保留；

去除所述干扰点后再次重复标定，不断迭代，直到最后算出所有的点对欧氏点距满足距离阈值，得到去干扰点的多传感器的位姿关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，所述分别测量每个传感器对应的立体靶标上所有特征点的步骤包括测量塔台靶标上的所有特征点，其中塔台靶标上的特征点为角点，通过平面拟合算法提取塔台角点相邻的三个平面，计算三个平面的交点得到所述角点坐标。

3.根据权利要求1所述的一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，所述分别测量每个传感器对应的立体靶标上所有特征点的步骤包括测量球靶标上的所有特征点，其中球靶标上的特征点为球心，通过球拟合算法运算，提取得到球心坐标。

4.根据权利要求1所述的一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，所述计算所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集与所述各传感器坐标系的三维坐标点集对应点之间的刚体变化关系的步骤包括：采用最小二乘算法、最小二乘变体算法、奇异值分解算法、列文伯格-马夸尔特优化算法中的至少一种算法计算两个三维坐标点集的刚体变换关系。

5.根据权利要求1所述的一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，得到多传感器的位姿关系的计算公式为：

；

其中，R为传感器间的旋转参数，T为传感器间的平移参数。

6.根据权利要求1所述的一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，得到多传感器的位姿关系的方法还包括：

依次对各传感器两两标定，其中每两个传感器拍摄的视野中具有相同的特征点；

分别获取两个传感器坐标系下的所述相同的特征点的靶标特征点集；

采用最小二乘算法、最小二乘变体算法、奇异值分解算法、列文伯格-马夸尔特优化算法中的至少一种算法计算两个特征点集的刚体变换关系，得到两个传感器的位姿关系；

通过所述方法依次计算所有传感器之间的刚体变换关系，得到多传感器的位姿关系。

7.根据权利要求1所述的一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，其特征在于，优化处理的步骤还包括：使用随机采样一致性算法去除干扰点。

8.一种应用于权利要求1所述方法的基于立体靶标的多传感器位姿标定装置，其特征在于，所述装置包括：

数据处理模块，所述数据处理模块被配置用于扫描测量立体靶标上所有特征点的立体靶标世界参考坐标系坐标以及各传感器坐标系坐标；

位姿标定计算模块，所述位姿标定计算模块被配置用于计算全局世界参考坐标系与传感器坐标系间的刚体变换关系;

优化处理模块；所述优化处理模块被配置用于比对距离阈值去除点集中的干扰点。