多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备制造方法及图纸

一种多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备，其中，在该多激光雷达外参标定方法中，通过搭建简单的标定场景对多激光雷达参数进行粗标定；进一步地，将粗标定结果设定为外参初始值，并通过点云配准的方法获得多激光雷达外参的精标定结果；进而，结合粗标定结果和精标定结果获得最终的外参标定结果。这样，提高了标定精度且降低了对于标定场景的要求。

External parameter calibration method, calibration device, calibration system and electronic equipment of multiple lidar

【技术实现步骤摘要】
多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备
本申请涉及机器视觉领域，尤其涉及多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备。
技术介绍
近年来，随着AI技术的发展和传感器水平的进步，自动驾驶、移动机器人、等技术已成为研究热点。这些技术实现的前提是充分感知周围环境。以自动驾驶为例，移动平台上集成了激光雷达、相机、毫米波雷达、超声波雷达、惯性测量单元和全球定位系统等多种传感设备(或系统)，用于感知周围环境信息。在这些传感设备中，激光雷达扮演了重要的角色，其能够采集周围环境的三维点云信息、并且具有探测范围大和抗干扰性强等特点。为了增量移动平台对周围环境的感知能力，通常会配置多个激光雷达设备。但这也引发了新的问题：由于各激光雷达设备的位置不同，导致各激光雷达设备所采集的环境数据之间会存在一定程度的偏移。因此，在多激光雷达系统投入使用之前，需对各激光雷达设备之间的相对位置关系进行标定(即，需对各激光雷达设备之间的外部参数进行标定)。外参标定的准确性对系统性能具有重要影响。申请内容本申请的主要目的在于提供一种多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备，其包括了粗标定和精标定两个阶段，通过这样的方式，提高了标定的效率和精度。本申请的另一目的在于提供一种多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备，其中，粗标定阶段为精标定阶段提供外参初始值，以提高精标定的标定精度。换言之，粗标定和精标定之间相互关联，以提高标定精度和标定效率。本申请的另一目的在于提供一种多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备，其中，所述多激光雷达外参标定方法对于标定场景的要求低，仅需要一块测试标板便能够搭建标定场景。本申请的另一目的在于提供一种多激光雷达外参标定方法、标定装置、标定系统和电子设备，其中，所述外参标定过程可完全自动化地实现，无需人工选取特征点等任何人工操作。通过下面的描述，本申请的其它优势和特征将会变得显而易见，并可以通过权利要求书中特别指出的手段和组合得到实现。为实现上述至少一目的或优势，本申请提供一种多激光雷达外参标定方法，其包括：在第一、第二激光雷达设备与测试标板之间的相对位置关系保持不变时，获得所述第一激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第一场景点云和所述第二激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第二场景点云；基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第一场景点云进行处理，以获得第一测试标板平面点云和垂直于所述第一测试标板平面点云的第一法向量，其中，所述第一测试标板平面点云表示所述第一场景点云中所述测试标板所界定的区域内的点云；基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第二场景点云进行处理，以获得第二测试标板平面点云和垂直于所述第二测试标板平面的第二法向量，其中，所述第二测试标板平面点云表示所述第二场景点云中所述测试标板所界定的区域内的点云；基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果；获得所述第一测试标板平面点云的第一质心和所述第二测试标板平面点云的第二质心，其中，所述第一质心和所述第二质心为一组对应点；基于所述旋转外参的粗标定结果，所述第一质心和所述第二质心，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参的粗标定结果；指定所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参和旋转外参的粗标定结果为外参初始值；基于所述外参初始值，以点云配准算法对所述第一场景点云和所述第二场景点云进行配准，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的精标定结果；以及融合所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的粗标定结果和精标定结果，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的最终标定结果。在本申请一实施例中，基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第一场景点云进行处理，以获得第一测试标板平面点云和垂直于所述第一测试标板平面点云的第一法向量，包括：基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的距离和角度信息，对所述第一场景点云进行非感兴趣区域点云滤波，以获得所述第一场景点云中所述测试标板附近的点云；利用平面提取算法对所述第一场景点云中所述测试标板附近的点云进行处理，以获得所述第一测试标板平面点云；以及基于所述第一测试标板平面点云，获得垂直于所述第一测试标板平面点云的所述第一法向量。在本申请一实施例中，基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第二场景点云进行处理，以获得第二测试标板平面点云和垂直于所述第二测试标板平面的第二法向量，包括：基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的距离和角度信息，对所述第二场景点云进行非感兴趣区域点云滤波，以获得所述第二场景点云中所述测试标板附近的点云；利用平面提取算法对所述第二场景点云中所述测试标板附近的点云进行处理，以获得所述第二测试标板平面点云；以及基于所述第二测试标板平面点云，获得垂直于所述第二测试标板平面点云的所述第二法向量。在本申请一实施例中，在基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果之前，还包括：确定所述第一法向量和所述第二法向量之间的夹角为锐角。在本申请一实施例中，基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果，包括：获得所述第一法向量和所述第二法向量之间的夹角和叉积；以及基于所述第一法向量和所述第二法向量之间的夹角和叉积，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果。在本申请一实施例中，融合所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的粗标定结果和精标定结果，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的最终标定结果，包括：获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果和精标定结果之间的乘积，并设定该乘积为所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的最终标定结果；以及获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果和平移外参的粗标定结果之间的乘积与平移外参的精标定结果之和，并设定该和为所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参的最终标定结果。在本申请一实施例中，所述测试标板的数量为1。根据本申请的另一方面，还提供一种多激光雷达外参标定装置，其包括：场景点云获取单元，用于获得所述第一激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第一场景点云和所述第二激光雷达设备所采集的包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多激光雷达外参标定方法，其特征在于，包括：/n在第一、第二激光雷达设备与测试标板之间的相对位置关系保持不变时，获得所述第一激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第一场景点云和所述第二激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第二场景点云；/n基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第一场景点云进行处理，以获得第一测试标板平面点云和垂直于所述第一测试标板平面点云的第一法向量，其中，所述第一测试标板平面点云表示所述第一场景点云中所述测试标板所界定的区域内的点云；/n基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第二场景点云进行处理，以获得第二测试标板平面点云和垂直于所述第二测试标板平面的第二法向量，其中，所述第二测试标板平面点云表示所述第二场景点云中所述测试标板所界定的区域内的点云；/n基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果；/n获得所述第一测试标板平面点云的第一质心和所述第二测试标板平面点云的第二质心，其中，所述第一质心和所述第二质心为一组对应点；/n基于所述旋转外参的粗标定结果，所述第一质心和所述第二质心，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参的粗标定结果；/n指定所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参和旋转外参的粗标定结果为外参初始值；/n基于所述外参初始值，以点云配准算法对所述第一场景点云和所述第二场景点云进行配准，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的精标定结果；以及/n融合所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的粗标定结果和精标定结果，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的最终标定结果。/n...

【技术特征摘要】
1.一种多激光雷达外参标定方法，其特征在于，包括：
在第一、第二激光雷达设备与测试标板之间的相对位置关系保持不变时，获得所述第一激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第一场景点云和所述第二激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第二场景点云；
基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第一场景点云进行处理，以获得第一测试标板平面点云和垂直于所述第一测试标板平面点云的第一法向量，其中，所述第一测试标板平面点云表示所述第一场景点云中所述测试标板所界定的区域内的点云；
基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第二场景点云进行处理，以获得第二测试标板平面点云和垂直于所述第二测试标板平面的第二法向量，其中，所述第二测试标板平面点云表示所述第二场景点云中所述测试标板所界定的区域内的点云；
基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果；
获得所述第一测试标板平面点云的第一质心和所述第二测试标板平面点云的第二质心，其中，所述第一质心和所述第二质心为一组对应点；
基于所述旋转外参的粗标定结果，所述第一质心和所述第二质心，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参的粗标定结果；
指定所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参和旋转外参的粗标定结果为外参初始值；
基于所述外参初始值，以点云配准算法对所述第一场景点云和所述第二场景点云进行配准，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的精标定结果；以及
融合所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的粗标定结果和精标定结果，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的最终标定结果。


2.如权利要求1所述的多激光雷达外参标定方法，其中，基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第一场景点云进行处理，以获得第一测试标板平面点云和垂直于所述第一测试标板平面点云的第一法向量，包括：
基于所述测试标板与所述第一激光雷达设备之间的距离和角度信息，对所述第一场景点云进行非感兴趣区域点云滤波，以获得所述第一场景点云中所述测试标板附近的点云；
利用平面提取算法对所述第一场景点云中所述测试标板附近的点云进行处理，以获得所述第一测试标板平面点云；以及
基于所述第一测试标板平面点云，获得垂直于所述第一测试标板平面点云的所述第一法向量。


3.如权利要求2所述的多激光雷达外参标定方法，其中，基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的相对位置关系对所述第二场景点云进行处理，以获得第二测试标板平面点云和垂直于所述第二测试标板平面的第二法向量，包括：
基于所述测试标板与所述第二激光雷达设备之间的距离和角度信息，对所述第二场景点云进行非感兴趣区域点云滤波，以获得所述第二场景点云中所述测试标板附近的点云；
利用平面提取算法对所述第二场景点云中所述测试标板附近的点云进行处理，以获得所述第二测试标板平面点云；以及
基于所述第二测试标板平面点云，获得垂直于所述第二测试标板平面点云的所述第二法向量。


4.如权利要求3所述的多激光雷达外参标定方法，其中，在基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果之前，还包括：
确定所述第一法向量和所述第二法向量之间的夹角为锐角。


5.如权利要求4所述的多激光雷达外参标定方法，其中，基于所述第一法向量和所述第二法向量，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果，包括：
获得所述第一法向量和所述第二法向量之间的夹角和叉积；以及
基于所述第一法向量和所述第二法向量之间的夹角和叉积，获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果。


6.如权利要求1或5所述的多激光雷达外参标定方法，其中，融合所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的粗标定结果和精标定结果，以获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参和平移外参的最终标定结果，包括：
获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果和精标定结果之间的乘积，并设定该乘积为所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的最终标定结果；以及
获得所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的旋转外参的粗标定结果和平移外参的粗标定结果之间的乘积与平移外参的精标定结果之和，并设定该和为所述第一激光雷达设备和所述第二激光雷达设备之间的平移外参的最终标定结果。


7.如权利要求1至6任一所述的多激光雷达参数标定方法，其中，所述测试标板的数量为1。


8.一种多激光雷达外参标定装置，其特征在于，包括：
场景点云获取单元，用于获得所述第一激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第一场景点云和所述第二激光雷达设备所采集的包含所述测试标板在内的第二场景点云；

【专利技术属性】
技术研发人员：李程辉，蒋坤君，陈远，胡增新，
申请(专利权)人：舜宇光学浙江研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33