CN109934877B - 一种用于2d激光-双目相机联合标定的标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于2D激光‑双目相机联合标定的标定方法，其通过标定板的实用，可以实现2D激光和双目相机联合标定的全自动化，达到较高的精度和一致性，使标定适合用于批量生产中。将2D激光和双目相机安装在待标定设备上，之后将待标定设备的正前方位置设置标定板，所述标定板包括有三个互相垂直的平面、且分别两两相交形成对应的X轴、Y轴、Z轴，且其中一个平面上设置有平面标定特征，之后利用2D激光坐标系和标定板坐标系的变换关系、双目相机坐标系与平面标定特征坐标系的变化关系、平面标定特征坐标系与标定板坐标系所形成的对应变化关系求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定。

Description

一种用于2D激光-双目相机联合标定的标定方法
技术领域
本发明涉及自动驾驶的技术领域，具体为一种用于2D激光-双目相机联合标定的标定方法。
背景技术
在无人驾驶车辆、自主移动机器人等自动驾驶设备中，经常将2D激光与相机配合使用，用2D激光信息对双目相机视野之外的区域进行补充；或者通过2D激光-双目相机联合标定和3D激光-相机联合标定，求得2D激光到3D激光的坐标系变换，从而能够利用2D激光信息对3D激光视野之外的信息进行补充。
在现有标定方式中，经常通过人手工操作，将2D激光的扫描线进行旋转平移调整，使之与相机图像或3D激光数据重合，从而求得两者之间的坐标变换关系。手动调整的方式精度低，操作不便，并且很难达到很高的一致性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于2D激光-双目相机联合标定的标定方法，其通过标定板的实用，可以实现2D激光和双目相机联合标定的全自动化，达到较高的精度和一致性，使标定适合用于批量生产中。
一种用于2D激光-双目相机联合标定的标定方法，其特征在于：将2D激光和双目相机安装在待标定设备上，之后将待标定设备的正前方位置设置标定板，所述标定板包括有三个互相垂直的平面、且分别两两相交形成对应的X轴、Y轴、Z轴，且其中一个平面上设置有平面标定特征，之后利用2D激光坐标系和标定板坐标系的变换关系、双目相机坐标系与平面标定特征坐标系的变化关系、平面标定特征坐标系与标定板坐标系所形成的对应变化关系求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定。
其进一步特征在于：
所述标定板的垂直向Y轴位于2D激光发射面域的正前方设置，2D激光线打在标定板上，形成一个空间三角形，利用图示的空间几何关系，可求得2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
双目相机拍摄标定板的平面标定特征，识别平面标定特征上的角点并求得各角点在双目相机坐标系中的坐标，可求得双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系；
使用三坐标测量设备，可以测得平面标定特征坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，结合双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系，进而求得双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
结合2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系、双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定；
所述平面标定特征由黑白相间的棋盘格组成，相机对其拍摄图像后，提取黑白相交的角点作为标定点使用。
采用上述技术方案后，其通过标定板的实用，可以实现2D激光和双目相机联合标定的全自动化，达到较高的精度和一致性，使标定适合用于批量生产中；使用该标定方法整个过程可实现全自动化，方便快捷，不受人为因素影响。
附图说明
图1为本发明的标定板示意简图。
具体实施方式
一种用于2D激光-双目相机联合标定的标定方法：将2D激光和双目相机安装在待标定设备上，之后将待标定设备的正前方位置设置标定板，标定板包括有三个互相垂直的平面、且分别两两相交形成对应的X轴、Y轴、Z轴，且其中一个平面上设置有平面标定特征，之后利用2D激光坐标系和标定板坐标系的变换关系、双目相机坐标系与平面标定特征坐标系的变化关系、平面标定特征坐标系与标定板坐标系所形成的对应变化关系求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定。
标定板的垂直向Y轴位于2D激光发射面域的正前方设置，2D激光线打在标定板上，形成一个空间三角形，利用图示的空间几何关系，可求得2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
双目相机拍摄标定板的平面标定特征，识别平面标定特征上的角点并求得各角点在双目相机坐标系中的坐标，可求得双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系；
使用三坐标测量设备，可以测得平面标定特征坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，结合双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系，进而求得双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
结合2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系、双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定；
平面标定特征由黑白相间的棋盘格组成，相机对其拍摄图像后，提取黑白相交的角点作为标定点使用。
其具体实施例时，X轴、Y轴所在的平面水平布置，具体操作步骤如下：
(1)2D激光线打在标定板上，形成一个如图1所示的空间三角形P1P2P3，利用图示的空间几何关系，可求得2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
(2)使用双目相机拍摄标定板上的平面标定特征，识别上面的黑白相间棋盘格的角点并求得各角点在双目相机坐标系中的坐标，进而求得双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系；
(3)使用三坐标测量设备，可以测得平面标定特征坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，结合(2)进而求得双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系。
(4)结合(1)和(3)，即可求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定。
通过标定板的实用，可以实现2D激光和双目相机联合标定的全自动化，达到较高的精度和一致性，使标定适合用于批量生产中；使用该标定方法整个过程可实现全自动化，方便快捷，不受人为因素影响。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种用于2D激光-双目相机联合标定的标定方法，其特征在于：将2D激光和双目相机安装在待标定设备上，之后将待标定设备的正前方位置设置标定板，所述标定板包括有三个互相垂直的平面、且分别两两相交形成对应的X轴、Y轴、Z轴，且其中一个平面上设置有平面标定特征，之后利用2D激光坐标系和标定板坐标系的变换关系、双目相机坐标系与平面标定特征坐标系的变化关系、平面标定特征坐标系与标定板坐标系所形成的对应变化关系求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定；
所述标定板的垂直向Y轴位于2D激光发射面域的正前方设置，2D激光线打在标定板上，形成一个空间三角形，利用空间几何关系，可求得2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
双目相机拍摄标定板的平面标定特征，识别平面标定特征上的角点并求得各角点在双目相机坐标系中的坐标，可求得双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系；
使用三坐标测量设备，可以测得平面标定特征坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，结合双目相机坐标系与平面标定特征坐标系之间的变换关系，进而求得双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系；
结合2D激光坐标系与标定板坐标系之间的变换关系、双目相机坐标系与标定板坐标系之间的变换关系，求得2D激光坐标系与双目坐标系之间的变换关系，完成两者的联合标定；
所述平面标定特征由黑白相间的棋盘格组成，相机对其拍摄图像后，提取黑白相交的角点作为标定点使用。
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