【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多模态传感器数据融合领域，特别是涉及一种标定板及用于相机-激光雷达联合标定的标定方法。
技术介绍
1、目前，相机和激光雷达数据融合可得到更加丰富的三维环境信息，弥补单一传感器采集的数据不能准确表达环境感知信息的缺点。然而，在进行相机和激光雷达联合标定时，绝大多数标定板在使用时，无法达到对可见光相机和热成像相机均可进行标定的效果。另外，现有的标定方法中，标定板内部一般采用四个圆孔的几何约束，相机和激光雷达分别检测估计出四个圆孔的圆心作为匹配特征点。并且，在激光雷达点云中每条激光扫描线经过圆孔时会产生距离突变，且当涉及到距离数据进行校准时要保证每个圆孔至少由三个点进行表示，也即意味着在多层激光雷达传感器的扫描下，至少要有两个扫描平面与每个圆相交。这样的标定方法存在过程繁琐、效率低下等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种标定板及用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，具有更广泛的适用性且提高了标定效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种标定板，包括底板及设置在所述底板上的多个aruco标记板；
4、所述aruco标记板包括加热板及覆盖层；所述覆盖层贴附在所述加热板上以形成aruco标记；不同的所述aruco标记板对应的aruco标记是不同的；
5、所述覆盖层的制作材料为不透光材料；所述底板的制作材料为不反射光照且导热性能处于预设性能范围的材料。
6、可选
7、可选地，所述覆盖层采用的不透光材料为铝箔纸材料；不同的所述aruco标记板采用的加热板的大小、形状、材质均相同。
8、可选地，所述底板的制作材料为pvc发泡板。
9、第二方面，本专利技术提供一种用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，包括：
10、获取标定板；
11、固定相机与激光雷达的相对位置，并采集所述标定板在不同位置及不同姿态下的图片数据及激光点云数据，以得到图片集及激光点云数据集；其中，相同位置及相同姿态下的标定板，对应的图片数据与激光点云数据属于同一组；
12、基于所述标定板的尺寸及aruco标记，对所述图片集中的图片数据进行特征点提取，以得到中心点相机坐标；对所述激光点云数据集中的激光点云数据进行特征点提取，以得到中心点激光雷达坐标；其中，所述中心点相机坐标对应相机特征点，所述中心点激光雷达坐标对应雷达特征点；
13、基于所述中心点相机坐标及所述中心点激光雷达坐标，构建目标优化方程；所述目标优化方程的优化目标为所有组中雷达特征点与相机特征点之间距离的平方和最小；
14、采用ceres优化算法对所述目标优化方程求解，以得到最优旋转矩阵及最优平移向量；所述最优旋转矩阵及所述最优平移向量构成相机-激光雷达变换矩阵。
15、可选地，所述目标优化方程为：
16、
17、
18、其中，pil＝[xil，yil，zil]t为第i组中中心点激光雷达坐标，pic＝[xic，yic，zic]t为第i组中中心点相机坐标；rcl为旋转矩阵，表示激光雷达坐标系相对于相机坐标系的旋转关系；tcl为平移向量，表示激光雷达坐标系相对于相机坐标系的平移关系；residuali表示第i组的残差项，每一组残差项中，(rcl*pil+tcl)x表示将雷达特征点pil经过旋转rcl和平移tcl变换后在相机坐标系下的x坐标；(rcl*pil+tcl)y表示将雷达特征点pil经过旋转rcl和平移tcl变换后在相机坐标系下的y坐标；(rcl*pil+tcl)z表示将雷达特征点pil经过旋转rcl和平移tcl变换后在相机坐标系下的z坐标。
19、可选地，基于所述标定板的尺寸及aruco标记，对所述图片集中的图片数据进行特征点提取，以得到中心点相机坐标，具体包括：
20、基于所述标定板的尺寸，计算所述标定板的中心点与各个aruco标记的位置关系；
21、基于所述图片数据中的aruco标记，确定所述标定板的各个aruco标记在像素坐标系下的像素坐标；
22、基于所述相机的内参，将所述标定板的各个aruco标记的像素坐标转换为相机坐标系下的相机坐标；
23、基于所述标定板的各个aruco标记的相机坐标、中心点与各个aruco标记的位置关系，确定所述标定板的中心点的相机坐标；所述标定板的中心点的相机坐标为中心点相机坐标。
24、可选地，对所述激光点云数据集中的激光点云数据进行特征点提取，以得到中心点激光雷达坐标，具体包括：
25、对所述激光点云数据集进行预处理，以得到标定板平面点云子集；
26、从所述标定板平面点云子集中提取位于标定板中心的雷达特征点，并确定所述雷达特征点在激光雷达坐标系下的坐标；所述雷达特征点在激光雷达坐标系下的坐标为中心点激光雷达坐标。
27、可选地，所述预处理对应的操作包括直通滤波、平面分割、投影平面提取。
28、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
29、本专利技术标定板，选择不反射光照、导热性能处于预设性能范围的材料作为底板，aruco标记板包括加热板及覆盖层，由不透光材料构成的覆盖层贴附在加热板上以形成aruco标记。通过上述结构构成的标定板既可用于可见光相机和激光雷达的联合标定，也可用于红外热成像相机和激光雷达的联合标定，具有更广泛的适用性。
30、本专利技术标定方法，在上述标定板的基础上采集到图片集及激光点云数据集之后，选择标定板的中心点作为匹配特征点进行提取与匹配得到中心特征点在相机和激光雷达不同坐标系下的坐标，并将此两个坐标用于联合标定参数估计，通过构建目标优化方程并求解，以得到最优旋转矩阵及最优平移向量，进而得到相机-激光雷达变换矩阵，实现了标定。本专利技术标定方法相较于现有技术仅需采用中心点做匹配特征点，更为精简，且结合目标优化算法进行优化计算，在提高了传感器联合标定的效率的同时具有较好的鲁棒性和准确性。
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1.一种标定板，其特征在于，所述标定板包括底板及设置在所述底板上的多个ArUco标记板；
2.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述底板为四边形，且所述底板的四个顶角位置处分别设置一个ArUco标记板。
3.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述覆盖层采用的不透光材料为铝箔纸材料；不同的所述ArUco标记板采用的加热板的大小、形状、材质均相同。
4.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述底板的制作材料为PVC发泡板。
5.一种用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，其特征在于，方法包括：
6.根据权利要求5所述的用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，其特征在于，所述目标优化方程为：
7.根据权利要求5所述的用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，其特征在于，基于所述标定板的尺寸及ArUco标记，对所述图片集中的图片数据进行特征点提取，以得到中心点相机坐标，具体包括：
8.根据权利要求5所述的用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，其特征在于，对所述激光点云数据集中的激光点云数据进行特征
9.根据权利要求8所述的用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，其特征在于，所述预处理对应的操作包括直通滤波、平面分割、投影平面提取。
...【技术特征摘要】
1.一种标定板，其特征在于，所述标定板包括底板及设置在所述底板上的多个aruco标记板；
2.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述底板为四边形，且所述底板的四个顶角位置处分别设置一个aruco标记板。
3.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述覆盖层采用的不透光材料为铝箔纸材料；不同的所述aruco标记板采用的加热板的大小、形状、材质均相同。
4.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述底板的制作材料为pvc发泡板。
5.一种用于相机-激光雷达联合标定的标定方法，其特征在于，方法包括：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：张单，曹祥红，李菲，娄振，李森，宋怀涛，吴则琪，王伟，苑钧集，孟海斌，王馨蕊，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：
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