[发明专利]一种多线激光雷达与相机联合标定的标定板及标定方法

说明书

本发明公开了一种多线激光雷达与相机联合标定的标定板及标定方法，该标定板包括一个矩形基板，该矩形基板具有上表面和下表面；上表面的中心部分为黑白棋盘格，沿着黑白棋盘格的外边缘的一圈为漫反射反光部分；下表面是激光雷达识别的背景，具有吸光性能，为吸光涂层，且吸光涂层沿着基板的四个侧面向上表面延伸，将漫反射反光部分的四周完全包围。标定板使用吸光材料作为背景，漫反射反光板作为标记，能够实现激光雷达对标定板位姿的自动获取，并且大大提高了识别精度。采集数据后直接利用现有数据计算相机内参并估计相机与标定板之间的外参，整个数据处理过程自动实现，无需人工标记。

技术领域

本发明涉及多传感器融合的标定技术，具体地说，涉及一种多线激光雷达与相机联合标定的标定板设计及其标定方法。

背景技术

作为计算机视觉的一个重要分支，视觉三维重建是连接现实世界与虚拟世界的关键，是人或设备与环境进行交互的基础。随着无人驾驶、虚拟现实、增强现实等技术的兴起，对三维感知的要求也越来越高，单纯的三维模型重建已不能满足现实需求，带有丰富语义信息的语义三维重建成为当今研究的热点。鉴于激光雷达能够获得高精度的深度信息，相机能够获得丰富的语义信息，因此将激光雷达的高精度点云与相机的视觉信息进行融合成为获得语义三维重建模型的最佳解决方案。为了能够使激光雷达的3D点云信息与相机的2D像素信息准确匹配，激光雷达与相机的联合标定是不可或缺的重要环节。

当前激光雷达与相机的联合标定方法主要分为：基于目标的方法、基于3D匹配的方法、基于运动的方法和基于特征的方法。这些方法中有的需要较为复杂的装置或具有特殊几何形状的标记，有的需要较高的计算成本，有的需要手动识别与标记激光点云和相机像素间的匹配关系，这将导致不易使用、效率低或精度差的问题。

发明内容

本发明提出了一种用于激光雷达与相机联合标定的标定板及其标定方法，该标定板能够使激光获得较准确的标记位置，且制作材料易于获取，制作方法简单。该标定方法通过对激光雷达自动获取的3D点云和相机获取的2D像素进行匹配并优化，不需要预先校准相机内参，最终能够获得激光雷达与相机之间的外参。整个数据处理过程完全自动实现且计算成本底、精度高。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提出了一种多线激光雷达与相机联合标定的标定板，该标定板包括一个具有一定厚度的矩形基板，该矩形基板具有上表面和下表面；

上表面的中心部分为黑白棋盘格，沿着黑白棋盘格的外边缘的一圈为漫反射反光部分；

下表面是激光雷达识别的背景，具有吸光性能，为吸光涂层，且吸光涂层从平板的四个侧面向上表面延伸，将上表面四周完全包围。

作为进一步的技术方案，所述的中心部分为矩形，所述的漫反射反光部分为环状矩形框，位于上表面的吸光涂层也为环状矩形框，使得上表面形成上下、左右对称图形。

作为进一步的技术方案，所述的漫反射反光部分的长边等于黑白棋盘格部分的长边的1.1倍—1.2倍；所述漫反射反光部分的短边等于黑白棋盘格部分的短边的1.1倍—1.2倍。

第二方面，本发明还提出了一种多线激光雷达与相机联合标定的标定板，其包括第一层结构和第二层结构，其中第一层结构为漫反射反光板，漫反射反光板的中心为黑白棋盘格；第二层结构由吸光材料制作，在第二层包围第一层结构外圈、四周以及底面。

作为进一步的技术方案，所述的漫反射反光板为矩形板，黑白棋盘格在漫反射反光板的中心形成具有一定面积的矩形块。

作为进一步的技术方案，所述的第二层结构外边缘为矩形块。

作为进一步的技术方案，所述的漫反射反光板的长边等于黑白棋盘格部分的长边的1.1倍—1.2倍；所述漫反射反光板的短边等于黑白棋盘格部分的短边的1.1倍—1.2倍。