[发明专利]基于激光雷达的摄像头标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆技术领域的摄像头标定方法，具体涉及一种基于激光雷达的摄像头标定方法。

背景技术

智能车辆摄像头标定的目的是为了确定描述图像坐标系中和世界坐标系间几何关系的摄像头成像模型的参数。摄像头成像模型可采用简便的透视变换关系进行描述，摄像头标定也就是指标定摄像头透视变换参数。在摄像头标定过程中，尤其是对于远景视觉(如摄像头的有效视野可远达三、四十米开外)的应用场合，一个基础却颇为棘手的问题是如何确定标定样点的图像坐标和世界坐标。问题的困难在于缺少方便有效的标定物，还在于标定样点测量的不方便。

经对现有技术的文献检索发现，针对这个问题，前人采取了一些办法。Tiberiu等在2006年‘IEEE Intelligent Vehicles Symposium’(IEEE智能车研讨会议)上发表的《Camera calibration method for far range stereovisionsensors used in vehicles》一文，提出在事先已准备好的特定场地上，借助画有‘X’形图案的物体进行标定的方法。又如Broggi等在2001年‘IEEEInternational Conference on Robotics and Automation’(IEEE机器人与自动化会议)上发表的《Self calibration of a stereo vision system forautomotive application》一文，提出一种在地面上涂刷一个大的网格图案作为标定场景已进行标定的方法。这些方法共有的不足在于：需要费时费力的准备工作，失之于摄像头标定工作无法方便有效地实施。针对这些不足，方便有效的、尤其是针对远景视觉的摄像头标定方法亟待提出。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于激光雷达的摄像头标定方法，能方便有效地对摄像头透视变换参数进行标定。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第1步，制作一个圆柱杆，测量圆柱杆的高度。

第2步，在摄像头视野内选定若干个不同的位置(至少六个)，称为标定位置。将圆柱杆置于其中一个标定位置上，构成一个标定场景。

第3步，取圆柱杆上两个特殊点作为标定样点：一点是圆柱杆底面中心即下标定样点，另一点是圆柱杆顶面中心即上标定样点。用摄像头获取当前标定场景的一帧图像。手工测取下标定样点和上标定样点的图像坐标。

第4步，采用激光雷达作为测距仪器，将其水平安装在车辆前部，用激光雷达获取当前标定场景的一帧激光雷达数据。手工选取激光雷达数据中圆柱杆对应的样点，将这些圆柱杆样点的坐标由激光雷达极坐标系下的取值转换成激光雷达直角坐标系下的取值。

第5步，对于第4步中的圆柱杆样点，求取这些样点的横坐标均值和纵坐标均值。则求得下标定样点的世界坐标为(横坐标均值，纵坐标均值，0)，上标定样点的世界坐标为(横坐标均值，纵坐标均值，圆柱杆高度)。

第6步，将圆柱杆置于另外一个标定位置上，构成一个新的标定场景，重新执行第3步至第6步，直至圆柱杆在所有的标定位置上都放置过为止。

第7步，求解如下线性方程组：