[发明专利]一种激光雷达和摄像机位置标定的装置和方法

说明书

本发明公开一种激光雷达和摄像机位置标定的装置和方法,涉及光学及算法定位技术领域；通过摄像机采集标定参照装置图像，利用图像算法获取标定点的图像坐标，其中标定参照装置包括至少两个正方形平板，所述正方形平板依次相互连接，且颜色均不相同并依次增大，通过图像算法至少分别识别两个正方形平板的四个顶点，将顶点作为标定点，标定顶点的图像坐标，通过激光雷达采集标定参照装置的点云，利用点云算法获取标定点的三维坐标，其中通过点云算法至少分别识别两个正方形平板的四个顶点，标定顶点的三维坐标，通过图像坐标和三维坐标对应标定点，利用PnP算法确定激光雷达和摄像机的位置关系。

技术领域

本发明公开一种装置和方法,涉及光学及算法定位技术领域，具体地说是一种激光雷达和摄像机位置标定的装置和方法。

背景技术

激光雷达和摄像机是两种常用的环境感知传感器。激光雷达通过光源主动发射激光，通过感知器件接收在物体表面反射回来的激光，从而计算出目标的距离，可以得到空间中点的三维坐标，也就是点云。摄像机是被动式感知的方式，通过感光芯片把物体表面反射回来的光，转换为电信号，可以得到每个像素的颜色信息，也就是二维图像。从图像中通过图像识别的算法可以识别出目标类别，但是深度信息已经丢失了，点云中有深度信息，但是不便于识别目标。为了增加环境感知的能力，自动驾驶或者机器人等智能设备会同时安装激光雷达和摄像机进行信息的融合，先通过图像识别出目标，比如行人或者车辆，然后在点云中找到对应目标的距离信息，为了找到点云中空间点和图像中像素点的对应关系，需要知道标定出激光雷达坐标系和摄像机坐标系的相对位置关系。另外实现实场景三维重建时，需要进行激光雷达和摄像机融合应用，通过激光雷达采集的点云，在图像中找到对应的像素点获得颜色，给点云着色，形成彩色点云，也需要事先标定出激光雷达和摄像机的位置关系。

而现有的激光雷达和摄像机的标定方法，使激光雷达和摄像机同时对同一个方形平板作为标定物，采集点云和图像，通过人眼观察，找到点云和图像中对应的点作为一对标定点，然后在点云和图像文件中手动点击获取三维坐标和图像坐标，当标定点对足够多时可以解出激光雷达和摄像机的位置关系。但是这种人眼观察对应点，手动获取坐标的方法，存在很大的人为主观误差，而且有些激光雷达采集的点云比较稀疏，手动点击获取的并不是标定点的三维坐标，很可能是空间邻域最近点的坐标。并且激光雷达与摄像机的距离，和标定板的尺寸不一定在一个数量级上，容易导致标定误差很大；标定板上的标定点对，都在一个平面上，不能同时获取多个深度上的标定点，计算的结果很可能只是满足特定距离的最优解。这些问题都容易导致标定误差很大，给后续的激光雷达和摄像机的融合带来问题。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种激光雷达和摄像机位置标定的装置和方法，可以使用算法自动找到点云和图像的对应点，准确度高；标定装置是立体的而不是平面，可以获取不同深度上的标定点对，标定结果更加准确；标定装置尺寸可以调整，可以标定不同距离的激光雷达和摄像机；具有很强的实用价值。

本发明提出的具体方案是：

一种激光雷达和摄像机位置标定的方法，通过摄像机采集标定参照装置图像，利用图像算法获取标定点的图像坐标，其中标定参照装置包括至少两个正方形平板，所述正方形平板依次相互连接，且颜色均不相同并依次增大，通过图像算法至少分别识别两个正方形平板的四个顶点，将顶点作为标定点，标定顶点的图像坐标，

通过激光雷达采集标定参照装置的点云，利用点云算法获取标定点的三维坐标，其中通过点云算法至少分别识别两个正方形平板的四个顶点，标定顶点的三维坐标，

通过图像坐标和三维坐标对应标定点，利用PnP算法确定激光雷达和摄像机的位置关系。

进一步，所述的一种激光雷达和摄像机位置标定的方法中估算激光雷达和摄像机的距离，调整激光雷达和摄像机的距离到标定参照装置为同一数量级，保持标定参照装置位置不动，通过摄像机采集标定参照装置的图像，通过激光雷达采集标定参照装置的点云。