[发明专利]一种激光雷达的参数标定方法和装置

说明书

本发明公开一种激光雷达的参数标定方法和装置，将Spot dToF激光雷达的激光源投射到具有光反射效果的平板上；根据传感器采集的最高触发次数P，将各像素的P值转换为灰度值I并生成对应的灰度图；以所述灰度图中各斑点中灰度值最大的像素点P1作为斑点图的特征点；设置双目激光传感器采集平板上斑点的图像，提取两张斑点图中每个斑点中心像素点作为各自斑点图的特征点；根据各斑点中心的深度值和斑点在双目激光传感器内单个传感器的灰度图中的像素坐标Pl，以及传感器内参矩阵K计算斑点在相机坐标系下的坐标；变换Spot dToF激光雷达的位姿，得到多帧激光雷达传感器获得的斑点图像素特征点坐标和平板上斑点中心的世界坐标，并进行内参求解。

技术领域

本发明属于光学成像技术领域，尤其涉及一种激光雷达的参数标定方法和装置。

背景技术

Spot dToF(direct Time of Flight)激光雷达的激光源(不可见光)为散斑状并经过衍射光学元件(Diffractive Optical Elements,DOE)分散，它通过直接计算飞行时间来测量深度。但是要想计算测量物体的3d坐标信息，需要对激光传感器进行内参标定。

如公开号CN 107179534A的专利申请文件提供的激光雷达参数自动标定的方法包括：在标定场中设置第一标志物，该第一标志物具有第一标志点，利用激光雷达对该标定场进行激光扫描，获取扫描数据：对该第一标志物的所在位置处的扫描数据进行拟合，获取该第一标志点的拟合空间坐标；利用该拟合空间坐标以及该第一标志点的测量空间坐标之间的误差，进行激光雷达参数的解算，利用解算出的激光雷达参数进行自动标定。以及公开号为CN209460399U的申请文件也提供了一种多线激光雷达的参数标定方法。

由于光源是散斑状的，面阵激光传感器无法做到所有像素都感光，所以得到的图像也是稀疏的斑点状图像。Spot dToF的成像特点导致了不论是通过3d点云数据还是激光灰度数据都无法有效提取空间特征点，这对激光传感器的内参标定带来极大困难。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光雷达的参数标定方法和装置，解决Spot dToF激光雷达的光源特性导致的不论从3d点云数据还是激光灰度数据都无法提取传统标定板上的特征点像素坐标和世界坐标，从而无法完成标定的问题。

为实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种激光雷达的参数标定方法，包括：

(1)将Spot dToF激光雷达的激光源投射到具有光反射效果的平板上；

(2)利用Spot dToF激光传感器面采集平板上斑点的图像，统计传感器各像素雪崩二极管触发的次数n和飞行时间t；

(3)根据单位时间段内所有像素的最高触发次数P，将各像素的P值转换为灰度值I并生成对应的灰度图；

(4)以所述灰度图中各斑点中灰度值最大的像素点P1(u1,v1)作为斑点图的特征点；

(5)设置双目激光传感器采集平板上斑点的图像，提取两张斑点图中每个斑点中心像素点作为各自斑点图的特征点，并计算平板上斑点到双目传感器的深度Z；

(6)根据各斑点中心的深度值和斑点在双目激光传感器内单个传感器的灰度图中的像素坐标Pl(ul,vl)，以及传感器内参矩阵K计算斑点在相机坐标系下的坐标(X,Y,Z)；

(7)变换Spot dToF激光雷达的位姿，重复步骤(4-6)，得到多帧激光雷达传感器获得的斑点图像素特征点坐标和平板上斑点中心的世界坐标，根据相机模型、平板上斑点中心的世界坐标(X,Y,Z)、图像角点坐标(u,v)和相机内参fx,fy,cx,cy进行内参求解。

优选的，所述平板具有较高反射率，投射的光源呈斑点状分布。