[发明专利]基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法和装置

说明书

本发明实施例公开了一种基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法和装置，该方法包括：根据相机和激光雷达各自采集的信息获取各自的位姿信息；根据相机的位姿信息计算相机的角度变化，并以相机的时间戳为基准，在相机的各采样时刻处根据激光雷达的位姿信息进行插值，然后计算激光雷达的角度变化；对相机和激光雷达各自的角度变化进行相同时间内数据等量截取并构建相关性方程，以求解相机和激光雷达之间的同步时间差。本发明的技术方案基于软件同步利用角度变化并利用插值及相关性方程来计算时间差，可避免在使用位姿估计时间差时因变化不明显的位置信息对估计结果造成影响，提高了时间同步精度，还降低了成本等。

技术领域

本发明涉及时间同步技术领域，尤其涉及一种基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法和装置。

背景技术

在移动制图领域，激光雷达由于照明条件和高精度范围信息的不变性，使其成为出色的3D构图方案，与相机相比，激光雷达的不足在于无法提供丰富的视觉外观信息，而这类信息对点云的获取及处理等有很大的作用，为此，一种有效的解决方案是将激光雷达的数据与相机数据进行融合，而结合范围和颜色信息最主要的便是激光雷达和相机的时间同步问题。

然而，现有的技术主要存在以下不足：1.对于采用硬件同步的方法，即用同一个时钟源进行触发。通过利用高精度的硬件来解决多个传感器的数据同步问题。尽管该方法精度比较高，但是其成本高，并且时间戳的配准涉及到硬件的联动调试，非常繁琐。例如专利公开号为CN110217178A的《一种基于硬件同步的无人驾驶感知系统及其工作方法》等等。2.对于采用软件同步的方法，由于相机和激光雷达在同一刚体上，具有相同的运动变化，因此常用的方法是通过比较相机和激光雷达在连续帧之间的位姿变换来估计时间差。但是该方法精度比较低，因为在移动过程中，6自由度的位姿往往只有一个或者几个信息具有明显的变化。此外，还有一些其他的时间同步方法，例如专利公开号为CN110599570A的《基于众包数据开放场景下的地图生成方法及系统》，其则通过车辆的ID和时间戳，将提取的语义信息与gps的轨迹信息进行时间同步。然而，这类方法同样不适用于激光雷达及不具备准确的时间戳的相机的场合等。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出一种基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法和装置。

本发明的一实施例提出一种基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法，包括：

根据相机和激光雷达各自采集的信息获取各自的位姿信息；

根据所述相机的位姿信息计算所述相机的角度变化，并以所述相机的时间戳为基准，在所述相机的各采样时刻处根据所述激光雷达的位姿信息进行插值，然后计算所述激光雷达的角度变化；

对所述相机和所述激光雷达各自的角度变化数据进行相同时间内等量截取，并根据截取的角度变化数据构建所述相机和所述激光雷达之间的相关性方程，以求解所述相机和所述激光雷达之间的同步时间差。

进一步地，在上述的基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法中，还包括：

每预设时间间隔执行一次所述相机和所述激光雷达之间的同步时间差的求解步骤。

进一步地，在上述的基于相机和激光雷达独立制图轨迹的时间同步方法中，所述“根据相机和激光雷达各自采集的信息获取各自的位姿信息”包括：

根据所述相机采集的图像信息提取每帧图像中的图像特征点，并对相邻帧的所述图像特征点进行匹配以构建重投影误差函数；

基于预设算法对所述重投影误差函数进行优化以求解得到所述相机的每一时刻的位姿信息；

根据所述激光雷达采集的点云数据提取每帧点云中的点云特征点和面特征，并构建所述点云特征点到所述面特征之间的距离函数；

基于所述预设算法对所述距离函数进行优化以求解得到所述激光雷达的每一时刻的位姿信息。