CN209460399U - 一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，包括：标定板基板和矩阵阵列于标定板基板上的标志物；所述标志物包括棋盘和标志球。所述标定板基板为长1米、宽1米的标定板基板。所述标志物在标定板基板上呈3x3点阵排布，标志物位置间距为30厘米，且棋盘和标志球交叉放置。使用本实用新型的标定板对激光雷达和相机进行外部参数联合标定，可以更准确的计算激光雷达和相机的共同特征点坐标系信息，也可以适用于相机自身的内部参数标定，通用性更强，特征更准，本实用新型的标定板设定的特征点相对位置精确，更利于坐标信息的匹配，标定精度更高。

Description

一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板

技术领域

本实用新型属于激光雷达和相机融合标定领域，具体涉及一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板。

背景技术

随着无人驾驶汽车行业、三维测量行业的发展，激光雷达和相机等测量传感器发挥着非常重要的作用。为了提高无人驾驶技术的感知能力、三维测量技术的准确性，制作高效、准确的传感器融合标定板。

通常的激光雷达和相机数据融合的标定板，特征点获取准确度低、特征点少，导致最终标定结果不准确。以军械工程学院贾子永设计的标定板为例(贾子永,任国全,李冬伟,程子阳.基于梯形棋盘格的摄像机和激光雷达标定方法[J].计算机应用,2017,37(7):2062-2066.)，如图10。主要是利用激光雷达在梯形标定板上的扫描信息，获取激光雷达安装的俯仰角和安装高度；然后，通过梯形标定板上的黑白棋盘格标定出相机相对于载体的外参数；其次，结合激光雷达数据点与图像像素坐标之间的对应关系，对两个传感器进行联合标定。这种标定板虽说结构简单，但是，两种传感器获取的特征不是对应关系，需要再次计算特征点的对应关系，会增大标定误差。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，包括：

标定板基板和矩阵阵列于标定板基板上的标志物；所述标志物包括棋盘和标志球。

优选的是，所述标定板基板为长1米、宽1米的标定板基板。

优选的是，所述标志物在标定板基板上呈3x3点阵排布，标志物位置间距为30厘米，且棋盘和标志球交叉放置。

优选的是，所述棋盘个数共五个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；五个所述棋盘中的四个棋盘位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个棋盘位于标定板基板的中部。

优选的是，所述标志球个数为四个，半径为20厘米，四个所述标志球分别位于标定板基板的侧边的中部位置。

优选的是，所述标志球个数共五个，半径为20厘米，五个所述标志球中的四个标志球位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个标志球位于标定板基板的中部。

优选的是，所述棋盘个数为四个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；四个所述棋盘分别位于标定板基板的侧边的中部位置。

优选的是，所述标定板基板为白色；所述标志球为黑色；所述棋盘为黑白格相间的棋盘。

优选的是，所述标定板基板的一个拐角上设置有黑色三角。

优选的是，所述棋盘和标志球均分别采用4颗螺栓固定连接在标定板基板上。

本实用新型至少包括以下有益效果：使用本实用新型的标定板对激光雷达和相机进行外部参数联合标定，可以更准确的计算激光雷达和相机的共同特征点坐标系信息，也可以适用于相机自身的内部参数标定，通用性更强，特征更准，本实用新型的标定板设定的特征点相对位置精确，更利于坐标信息的匹配，标定精度更高。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型的标定板的正面结构示意图；

图2为本实用新型的标定板的侧面结构示意图；

图3为本实用新型的棋盘安装孔的结构示意图；

图4为本实用新型的棋盘和标定板基板的固定连接结构示意图；

图5为本实用新型的标志球安装孔的结构示意图；

图6为本实用新型的标志球和标定板基板的固定连接结构示意图；

图7为本实用新型的标定板基板的安装孔的结构示意图；

图8为本实用新型的另一种标定板的正面结构示意图；

图9为本实用新型的另一种标定板的侧面结构示意图；

图10为现有技术的标定板结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1～2示出了本实用新型的一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，包括：

标定板基板1和矩阵阵列于标定板基板上的标志物2；所述标志物包括棋盘21和标志球22。

在这种技术方案中，标定板基板上的矩阵阵列中设有球体和棋盘。相机对准标定板基板，设计的识别程序采集标志球信息并计算中心坐标信息，采集棋盘信息，计算棋盘中心坐标。激光雷达通过识别程序采集标志球激光数据，拟合球体，计算球心坐标信息，采集棋盘信息，拟合棋盘平面，求取中心坐标。结合激光雷达坐标系与相机坐标之间的对应关系，对两个传感器(多线激光雷达和相机)进行联合标定，得到激光雷达和相机的外部参数，完成整个标定过程。

在上述技术方案中，所述标定板基板为长1米、宽1米的标定板基板。采用该长宽的标定板基板能够获取更多的特征数据，使对半球的球体拟合更准确。

在上述技术方案中，所述标志物在标定板基板上呈3x3点阵排布，标志物位置间距为30厘米，且棋盘和标志球交叉放置。

在上述技术方案中，如图1～2所示，所述棋盘个数共五个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；五个所述棋盘中的四个棋盘位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个棋盘位于标定板基板的中部。

在上述技术方案中，如图1～2所示，所述标志球个数为四个，半径为20厘米，四个所述标志球分别位于标定板基板的侧边的中部位置。

在另一种技术方案中，如图8～9所示，所述标志球个数共五个，半径为20厘米，五个所述标志球中的四个标志球位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个标志球位于标定板基板的中部。

在另一种技术方案中，如图8～9所示，所述棋盘个数为四个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；四个所述棋盘分别位于标定板基板的侧边的中部位置。

在上述技术方案中，所述标定板基板为白色；所述标志球为黑色；所述棋盘为黑白格相间的棋盘。采用这种方式，黑色和白色的高对比度便于激光雷达和相机的阈值分割。相机可以识别黑色的轮廓可以精确的求取球体和棋盘的精确的中心坐标，激光雷达通过拟合棋盘平面和拟合标志球球面，分别计算平面和球心中心坐标，来作为激光雷达和相机的外部参数求解的特征点。

在上述技术方案中，所述标定板基板的一个拐角上设置有黑色三角3。采用黑色三角的目的是为了确定标定板基板的放置方向，即相机可以通过识别黑色三角的轮廓，依次确定标定板朝向。

在上述技术方案中，如图3～7，所述棋盘和标志球均分别采用4颗螺栓固定连接在标定板基板上，在棋盘、标志球和标定板基板上均设置有螺栓安装孔。采用这种方式，可以方便的对棋盘和标志球进行拆卸。

采用本实用新型的标定板的标定方法为：

步骤一、将激光雷达和相机固定于各自的安装架上。确保不会发生任何方向的偏移松动。将棋盘和球体分别固定于基板。

步骤二、在步骤一的基础上，将此标定板竖直放置于传感器的正前方的5米左右的位置，确保放置在两种传感器的视角都能完全的识别到标定的特征。可以适当的对标定板位置进行调整，如进行稍微倾斜、前进后退、稍微翻滚等，以得到更多不同姿态下的特征。(5米距离：多线激光雷达的测量误差在5m以内误差为2厘米，大于5米以外测量误差大于2厘米)。

步骤三、提取多线激光雷达识别到的标定板数据，分别提取球体表面和棋盘表面的数据，将所有的标志球体和棋盘的数据分别拟合为球体和平面，得到球体球心坐标、半径以及棋盘的平面中心坐标、平面大小。

步骤四、同理，相机识别到所有球体的半径、圆心坐标和棋盘平面中心坐标、大小，以及标定板的放置方向。

步骤五、在步骤三和步骤四中，通过激光雷达和相机确定的标定板放置方向有利于对准两种传感器识别到的同一位置下的标定板的特征点。

步骤六、通过步骤二变换标定板的放置位置后，我们可以得到多组激光雷达和相机的特征点，将所有的特征点进行坐标系配准，如SVD、ICP等点云特征配准方法，可以得到激光雷达和相机的外部参数，包括旋转、平移、尺度等参数。

步骤七、完成基于此实用新型的标定板激光雷达和相机的外部参数标定。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，包括：

标定板基板和矩阵阵列于标定板基板上的标志物；所述标志物包括棋盘和标志球。

2.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标定板基板为长1米、宽1米的标定板基板。

3.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标志物在标定板基板上呈3x3点阵排布，标志物位置间距为30厘米，且棋盘和标志球交叉放置。

4.如权利要求3所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述棋盘个数共五个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；五个所述棋盘中的四个棋盘位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个棋盘位于标定板基板的中部。

5.如权利要求4所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标志球个数为四个，半径为20厘米，四个所述标志球分别位于标定板基板的侧边的中部位置。

6.如权利要求3所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标志球个数共五个，半径为20厘米，五个所述标志球中的四个标志球位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个标志球位于标定板基板的中部。

7.如权利要求6所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述棋盘个数为四个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；四个所述棋盘分别位于标定板基板的侧边的中部位置。

8.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标定板基板为白色；所述标志球为黑色；所述棋盘为黑白格相间的棋盘。

9.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标定板基板的一个拐角上设置有黑色三角。

10.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述棋盘和标志球均分别采用4颗螺栓固定连接在标定板基板上。