[发明专利]一种鱼眼相机与单线激光雷达的外方位元素的标定方法

权利要求书

1.一种鱼眼相机与单线激光雷达的外方位元素的标定方法，其特征在于，包括：

步骤S1：制作预设数量的正方形标定板，并将预设数量的正方形标定板均匀张贴于墙壁，同时对正方形标定板进行编号，建立全站仪坐标系，制作V型标定板；

步骤S2：定制特定波段的红外相机，采集红外相机的第一标定数据和鱼眼相机的第二标定数据，其中，第一标定数据为红外相机拍摄正方形标定板中心的图像，第二标定数据为鱼眼相机拍摄正方形标定板中心的图像；

步骤S3：根据第一标定数据，在全站仪坐标系下对红外相机进行外方位元素标定；

步骤S4：根据第二标定数据，在全站仪坐标系下对鱼眼相机进行外方位元素标定；

步骤S5：根据红外相机外方位元素标定结果和鱼眼相机外方位元素标定结果，获得红外相机与鱼眼相机之间的位置关系；

步骤S6：采集激光雷达数据和红外相机的第三标定数据，第三标定数据为添加滤光片的红外相机拍摄V型标定板中心的图像数据；

步骤S7：对采集的激光雷达数据进行处理，获取在雷达坐标系下的坐标信息，对采集第三标定数据进行处理，获取相片坐标系下的坐标信息；

步骤S8：根据雷达坐标系下的坐标信息和相片坐标系下的坐标信息，在雷达坐标系下对红外相机进行外方位元素标定，获得红外相机与激光雷达的位置关系；

步骤S9：根据红外相机与鱼眼相机之间的位置关系、红外相机与激光雷达的位置关系，以红外相机为媒介，对鱼眼相机与单线激光雷达进行外方位元素标定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

以全站仪本身为坐标原点，建立全站仪坐标系，并逐条记录所有正方形标定板的编号及其在全站仪坐标系下的三维坐标。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

采用红外相机拍摄粘贴正方形标定板的墙面，使得正方形标定板均匀分布在红外相机像平面中，获得第一标定数据；

采用鱼眼相机拍摄粘贴正方形标定板的墙面，使得正方形标定板均匀分布在鱼眼相机像平面中，获得第二标定数据。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

步骤S3.1：解算鱼眼相机内方位元素并对鱼眼相机拍摄的正方形标定板图像进行校正，提取图像中正方形标定板的中心坐标并根据标定板编号进行保存，得到处理后的第一标定数据；

步骤S3.2：根据标定板编号，对处理后的第一标定数据与全站仪坐标系下的三维坐标进行匹配，获得一一对应的第一坐标组；

步骤S3.3：根据获得的第一坐标组，利用最小化重投影误差求解鱼眼相机外参。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

步骤S4.1：解算红外相机内方位元素并对红外相机拍摄的正方形标定板图像进行校正，提取图像中正方形标定板的中心坐标根据标定板编号保存，得到处理后的第二标定数据；

步骤S4.2：根据标定板编号，对处理后的第二标定数据与全站仪坐标系下的三维坐标进行匹配，获得一一对应的第二坐标组；

步骤S4.3：根据获得的第二坐标组，利用最小化重投影误差求解红外相机外参。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，红外相机外方位元素标定结果为红外相机外参，鱼眼相机外方位元素标定结果为鱼眼相机外参，步骤S5具体包括：

将红外相机外参和鱼眼相机外参统一在全站仪坐标系下的外参进行运算，得到鱼眼相机位置转换到红外相机位置的矩阵，将其表示红外相机和鱼眼相机的位置关系。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，V型标定板由两块正方形标定板构成，步骤S7具体包括：

步骤S7.1：根据预设提取条件，提取出预设时刻对应的扫描在V型标定板上的雷达数据，对每一帧雷达数据进行直线拟合，拟合出两条直线之后求其交点，将交点的坐标作为该时刻下的雷达坐标系下的坐标信息；

步骤S7.2：对拍摄V型标定板中心的图像进行预处理，提取预处理后的图像中雷达扫描线并进行直线拟合，拟合出两条直线之后求其交点，将交点的坐标作为相片坐标系下的坐标信息。

8.如权利要求1述的方法，其特征在于，雷达坐标系下的坐标信息和相片坐标系下的坐标信息包括标定板编号，步骤S8具体包括：

步骤S8.1：根据雷达坐标系下的坐标信息和相片坐标系下的坐标信息中标定板编号，对两种坐标系下的坐标进行匹配，获得一一对应的第三坐标组；

步骤S8.2：根据获得的第三坐标组，利用最小化重投影误差求解红外相机转换到雷达坐标系下的外参。