[发明专利]激光雷达和多线阵相机组合系统的相对位姿参数优化方法

权利要求书

1.一种激光雷达和多线阵相机组合系统的相对位姿参数优化方法，其特征在于，包括：

(1)生成每个线阵相机拍摄范围内的物方点云集，并利用隧道影像分别对各所述物方点云集进行灰度赋值，以赋予点云纹理信息得到目标物方点云集；

(2)根据各所述目标物方点云集得到相邻两个线阵相机之间的物方拍摄重叠区，生成物方重叠区图像，并计算所述物方重叠区图像的相似度；

(3)修改各线阵相机坐标系与世界坐标系的关系，转至步骤(2)，直到所述相似度达到预设阈值或修改值达到预设参数修改范围，得到各所述线阵相机坐标系与世界坐标系的转换关系的最优参数，进而得到各所述线阵相机坐标系之间和各所述线阵相机坐标系与激光雷达坐标系的转换关系；

其中，步骤(1)包括：

(1.1)对激光雷达数据进行曲线拟合，以线阵相机成像触发间距为固定间隔对所述激光雷达数据进行插值，生成加密二维激光点，并按照逆时针方向对所述加密二维激光点进行编号，将带有编号的加密二维激光点进行拟合后得到的曲线展成直线构建目标坐标轴，在所述目标坐标轴中，激光点号坐标轴为L轴，车行距离作为Z轴，将各所述加密二维激光点转换成激光雷达坐标系下的三维坐标点，根据激光雷达坐标系和世界坐标系之间的转换关系，将激光雷达坐标系下的各三维坐标点转换至世界坐标系，对世界坐标系下的各三维坐标点以线阵相机成像触发间距为固定间隔沿Z轴扩展，使世界坐标系下的物方规则点云集Z轴数值的分布范围大于线阵相机采集的影像对应的隧道断面拍摄范围，利用物方规则点云集生成拍摄断面，得到世界坐标系下的断面规则点云；

(1.2)根据世界坐标系和各线阵相机坐标系之间的转换关系，结合所述世界坐标系下的断面规则点云得到每个线阵相机的第一线影像对应的物方点云集；

(1.3)根据每个线阵相机的第一线影像对应的物方点云集以线阵相机成像触发间距为固定间隔向世界坐标系的Y轴反方向扩展，生成各线阵相机的拍摄范围点云集，根据每个线阵相机的拍摄范围点云集对应的像点坐标和每个线阵相机采集的隧道断面影像对每个线阵相机的拍摄范围点云集进行灰度赋值，赋予点云纹理信息，得到目标物方点云集。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1.2)包括：

根据世界坐标系和各线阵相机坐标系之间的转换关系，得到线阵相机扫描面方程，根据所述线阵相机扫描面方程得到世界坐标系下的断面规则点云中各点与每个线阵相机扫描面的距离，依据线阵相机成像触发间距设置阈值，若目标点对应的距离小于所述阈值，则判定所述目标点能够被拍摄到，再根据线阵相机成像方式结合相机的内外参得到所述目标点对应的像点坐标，进而生成线阵相机第一线影像对应的物方点云集。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：

(2.1)根据每个线阵相机对应的目标物方点云集，计算相邻两个线阵相机在世界坐标系的XOY坐标系下的矩形重叠区范围；

(2.2)对相邻两个线阵相机的矩形重叠区范围内的物方点云坐标进行分析，得到世界坐标系Y轴上的范围以及激光点号坐标系L轴上的范围，以此构建一个规则的重叠区格网，并按照最近邻准则根据每个线阵相机的物方点云灰度值生成相邻两个线阵相机的物方重叠区图像，进而计算物方重叠区图像的相似度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括：

(3.1)确定参数调整方向，依据调整方向调整每个线阵相机坐标系与世界坐标系的关系，并重新转入步骤(2)，计算新的物方重叠区图像的相似度；

(3.2)不断调整各线阵相机坐标系和世界坐标系之间的转换关系，选取物方影像非重叠区内物体形变程度最小以及重叠区内相似度最大的一组参数作为最终的线阵相机坐标系和世界坐标系之间的转换参数，进而根据激光雷达坐标系与世界坐标系的关系计算出每个线阵相机坐标系和激光雷达坐标系的转换关系以及各线阵相机坐标系之间的转换关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3.1)包括：

以满足物方影像非重叠区内物体形变程度最小为约束条件，使物方重叠区图像相似度最大为目标的目标函数，根据所述目标函数确定参数调整方向，依据调整方向调整每个线阵相机坐标系与世界坐标系的关系，并重新转入步骤(2)，计算新的物方重叠区图像的相似度。