[发明专利]4D毫米波雷达与热感相机的内外参自动标定技术

说明书

本发明属于传感器标定技术领域，公开了4D毫米波雷达与热感相机的内外参自动标定技术，包括制备标定物，所述标定物为带缺口的球体，缺口处包括3个两两垂直的感应面，3个所述感应面形成角反射器，将角反射器朝向传感器套件，随后采集数据，并计算热感相机内参、雷达点云下检测标定物中心点、热感图像中检测标定物中心点，最后计算毫米波雷达与热感相机的外参。本发明的有益效果：标定物易于制作，成本低，使用复杂度低，只需一种标定物，就可以同时提取毫米波雷达与热感相机中的公共特征点，实现外参标定，方法简单、鲁棒、精度高。

【技术领域】

本发明涉及传感器标定技术领域，尤其涉及4D毫米波雷达与热感相机的内外参自动标定技术。

【背景技术】

随着智能时代的到来，特别是移动机器人的发展，机器人在恶劣环境下的感知能力正在得到越来越多的重视。这主要得益于毫米波雷达与热感相机在雨、雪、烟、雾等环境下的检测鲁棒性，但是这两者的标定依然具有较大的挑战。4D毫米波雷达上市不久，相关算法尚有待开发，虽然可以检测到较远的距离，但其三维点云非常稀疏，且缺少纹理信息。热感相机对光照不敏感，可在不同光照条件下鲁棒工作，但是其分辨率较低，获取图像数据缺少三维信息。上述两种传感器虽都具有特殊环境下的鲁棒性，但两者之间难以找到共同的特征点。

为了充分地利用毫米波雷达与热感相机的互补信息，精确的外参标定是不可或缺的。然而，当前的做法往往是通过引入其他传感器来实现标定，且需要手动选取特征点。其标定过程繁琐，需要使用到多种不同的标定板。由于使用了多种标定板，随着误差的传递，标定误差也较大。此外，现有的标定方法对用户不友好，需要用户具备相关的专业知识，而这会限制传感器套件的使用场景。

因此，有必要提供一种4D毫米波雷达与热感相机的内外参自动标定技术，能同时在毫米波雷达与热感相机下检测到公共特征点，改善毫米波雷达与热感相机标定过程繁琐、标定误差较大、用户不友好的问题，进而扩展该传感器套件的适用场景、增强已有场景下检测的可靠性

【发明内容】

本发明公开了4D毫米波雷达与热感相机的内外参自动标定技术，其可以有效解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

4D毫米波雷达与热感相机的内外参自动标定技术，包括如下步骤：

S1、制备标定物，所述标定物为带缺口的球体，缺口为1/8球体大小，缺口处包括3个两两垂直的感应面，3个所述感应面形成角反射器；

S2、加热或者降温所述标定物，并将角反射器朝向传感器套件，所述传感器套件包括4D毫米波雷达与热感相机；

S3、采集数据，将传感器套件移动到不同的位置及高度，存储对应的三维点云和热感图像；

S4、计算热感相机内参，根据检测到的圆心，通过单应性矩阵计算初始内参，再通过非线性优化方法计算精确的内参；

S5、雷达点云下检测所述标定物中心点，利用点云分割，确定所述标定物中心点在雷达点云中的空间区间，基于所述标定物中心点回波强度最高的特点，得到中心点的3D坐标；

S6、热感图像中检测所述标定物中心点，先对热感图像进行二值化处理，再提取所述标定物外轮廓，计算外轮廓的最小外接矩形，提取中心点2D坐标；

S7、计算毫米波雷达与热感相机的外参，根据雷达点云检测到的所述标定物中心点的3D坐标和热感图像中检测到的所述标定物中心点的2D坐标，通过非线性优化求解外参，最小化特征匹配误差。

作为本发明的一种优选改进：所述感应面处设有锡纸。

作为本发明的一种优选改进：所述标定物的球体半径为10cm。

本发明的有益效果如下：