[发明专利]一种增加激光雷达点云稠密度的装置及方法

说明书

本发明涉及激光雷达技术领域，更具体地，涉及一种增加激光雷达点云稠密度的装置及方法。在装置中增加了平面镜，在计算时便能求出反射矩阵；在本发明中，使用标定板平面的法向量和边缘直线方向向量作为特征，用SVD分解的方式标定旋转矩阵；使用标定板边缘直线的交点，即标定板的角点坐标标定平移矩阵。外参数标定得到的结果为(R|t)，标定结果利用计算公式即可映射非兴趣区域点云到兴趣区域，有效的增加激光雷达点云稠密度。

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，更具体地，涉及一种增加激光雷达点云稠密度的装置及方法。

背景技术

激光雷达作为感知类传感器，对于提高无人系统的自主能力有很大的作用。现有的多线旋转式激光雷达，存在着价格与激光雷达垂直分辨率之间的矛盾，垂直分辨率高的激光雷达价格昂贵，而线数低的激光雷达垂直分辨率较低。旋转式激光雷达一般具有360°的水平FOV(field of view)，但一些应用，比如机载激光雷达，既无法承载过于笨重的多线激光雷达，也不需要360°的水平FOV，却要求较高的垂直分辨率。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种增加激光雷达点云稠密度的装置及方法，能够有效的增加激光雷达点云稠密度。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种增加激光雷达点云稠密度的装置，包括上固定板、下固定板、第一平面镜、第二平面镜、固定夹以及激光雷达，所述的上固定板通过支撑杆平行设于下固定板的正上方，所述的第一平面镜的两端通过固定夹分别与上固定板和下固定板连接；所述的第二平面镜的两端通过固定夹分别与上固定板和下固定板连接；在所述的上固定板和下固定板上均设有安装滑槽，所述的固定夹滑动设于安装滑槽内；所述的第一平面镜和第二平面镜均与固定夹转动连接；所述的激光雷达安装于下固定板上，且位于第一平面镜与第二平面镜之间。第一平面镜和第二平面镜通过固定夹固定在上固定板和下固定板之间，上固定通过支撑杆平行设于下固定板的正上方；第一平面镜和第二平面镜均与固定夹转动连接，这样便于调整第一平面镜和第二平面镜的角度，而固定夹又是可滑动设于安装滑槽内的，通过滑动固定夹，调整第一平面镜和第二平面镜相对于激光雷达的距离；通过调整角度值以及距离值可以使得非兴趣区域点云投射到兴趣区域的标定板上。

作为优选的，所述的下固定板上的安装滑槽设有多个，多个安装滑槽对称设于下固定板中轴线的两侧，所述的激光雷达设于下固定板的中轴线上；所述的上固定板上设有与下固定板上的安装滑槽一一对应的安装滑槽。固定夹可拆卸设于安装滑槽内，设置多个安装滑槽，可以根据实际需求，旋转合适距离的安装滑槽。

一种增加激光雷达点云稠密度的方法，包括以下步骤：

S1.获取标定数据，利用权力要求2所述的增加激光雷达点云稠密度的装置，调整第一平面镜和第二平面镜的位置使得非兴趣区域点云投射到兴趣区域的标定板上，调整标定板的朝向与位置，记录多帧点云文件；

S2.计算特征，根据水平FOV的范围进行点云分类，第一类为未经镜面反射的激光点云，第二类为经过镜面反射后的激光点云；对各部分点云进行标定板特征检测，标定板特征包括点云平面的法向量，标定板点云的四条边缘方向，标定板点云的四个角点三维坐标；

S3.对多帧点云特征进行配准，计算出旋转平移矩阵，将非兴趣区域点云投射到兴趣区域。

进一步的：所述的S1步骤具体包括：

S11.设定环境：将权利要求2所述的装置安装完毕，使激光雷达正面朝向兴趣区域；将标定板放置在兴趣区域，调整第一平面镜和第二平面镜的角度，使得非兴趣区域的点云投射到兴趣区域，并将第一平面镜和第二平面镜固定；

S12.记录数据：调整标定板的朝向，记录下N帧数据；确定兴趣区域的点云水平角度范围(θ_a1，θ_a2)，镜像点云水平角度范围(θ_b1，θ_b2)。