[发明专利]一种基于任意三面体的雷达-相机系统外部参数标定方法

权利要求书

1.一种基于任意三面体的雷达-相机系统外部参数标定方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 

（1）利用雷达-相机系统，对存在任意三面体的标定场景采集两帧数据，并根据三面体定义世界坐标系O_w-X_wY_wZ_w，采集的两帧数据间存在相对运动， 

且每帧数据中有对应的雷达采集的三维点云和相机采集的彩色图像； 

（2）求解雷达系统参数：在三维点云中标注三面体三个面上的点，表示为： 

其中下标l代表这些点在雷达坐标系O_l-X_lY_lZ_l下，i代表第i帧数据，j代表第j个面，k代表第k个点，每个面上点的个数为同一平面上的点用参数 来表示： 

其中为每个面的法向量，为到坐标系原点的距离； 

然后根据三面体在雷达两帧数据中点的共面性，对两帧共6个面的进行非线性优化； 

通过得到两帧数据中世界坐标系到雷达坐标系的旋转矩阵和平移向量i＝1,2，并由此得到雷达-相机系统在雷达坐标系下两帧之间的运动参数，即第一帧相对于第二帧的旋转矩阵和平移向量

（3）求解相机系统参数：利用SIFT算法在相机采集的前后两帧图像中三面体三个面的对应区域提取前后帧匹配的特征点，表示为： 

其中下标c代表这些点在相机坐标系O_c-X_cY_cZ_c下，i代表第i帧数据，j代表第j个面，k代表第k个特征点，前后两帧对应面的匹配特征点数目相等为

根据P_c计算出两帧运动的本质矩阵E，并进一步得到雷达-相机系统在相机坐标系下两帧之间的运动参数其中为相机坐标系下第一帧相对于第二帧的旋转矩阵，为平移向量归一化的结果： 

利用初始化相机坐标系下的参数，此处为三面体各个平面在相机坐标系下的参数；根据提取的特征点的对应投影关系，对进行优化； 

通过得到两帧数据中世界坐标系到相机坐标系的转换关系，即旋转矩阵和平移向量i＝1,2； 

（4）求解外部参数：利用R_wc,T_wc,R_wl，T_wl得到雷达坐标系到相机坐标系的转换关系，即旋转矩阵R_lc和平移向量T_lc；利用雷达坐标系和相机坐标系下三面体上点的共面性，对R_lc,T_lc进行非线性优化，得到优化后的转换关系R_cl,T_lc。 

2.根据权利要求1所述的一种基于任意三面体的雷达-相机系统外部参数标定方法，其特征在于：所述的步骤（2）求解雷达系统参数的具体方法为： 

利用线性最小二乘优化目标函数F₁，对第i帧数据第j个面上的点进行平面拟合参数

通过得到世界坐标系到雷达坐标系的转换关系i＝1,2： 

这里r_wl1,r_wl2,r_wl3分别为R_wl的列向量； 

通过i＝1,2得到雷达坐标系下第一帧相对于第二帧的运动参数 

根据两帧数据中对应面上点的共面性，对所有的进行非线性优化，目标函数表示为： 

其中，式中的为第二帧相对于第一帧的旋转矩阵和平移向量；利用优化后的对进行更新。