[发明专利]一种单线激光雷达与可见光相机的外参标定方法及系统

权利要求书

1.一种单线激光雷达与可见光相机的外参标定方法，其特征在于，所述方法包括：

获得同时间段内可见光相机采集的多帧炉料图像数据与单线激光雷达采集的多帧点云数据，并根据时间差阈值与点云数据量阈值，实现单帧炉料图像与单帧点云数据的时间匹配；

建立相机畸变模型，并根据所述相机畸变模型对炉料图像进行校正，其中建立相机畸变模型，并根据所述相机畸变模型对炉料图像进行校正包括：

采用张正友棋盘标定方法获得相机径向畸变与切向畸变参数；

根据相机径向畸变与切向畸变参数建立相机畸变模型，且所述畸变模型具体为：

其中，x_c代表畸变后像素的横坐标，y_c代表畸变后像素的纵坐标，x_p代表畸变前像素的横坐标，y_p代表畸变前像素的纵坐标，k₁、k₂、k₃为径向畸变系数，p₁、p₂为切向畸变系数，r为炉料图像像素点到炉料图像中心点的距离；

根据校正后的炉料图像，提取激光扫描中心线，并确定激光扫描中心线的局部极值在图像坐标系下所对应的二维坐标，其中根据校正后的炉料图像，提取激光扫描中心线包括：

对校正后的炉料图像进行ROI提取，获得包含激光扫描线的ROI区域；

对所述ROI区域进行Hough直线检测，从而去除所述ROI区域中激光扫描线两端的直线段；

采用Hough圆检测方法对去除激光扫描线两端的直线段的ROI区域进行去噪；

通过灰度重心法提取去噪后的ROI区域中的激光扫描中心线，其中通过灰度重心法提取去噪后的ROI区域中的激光扫描中心线具体为：

根据去噪后的ROI区域中的激光扫描线的截面灰度值分布中的质心，获得激光扫描中心线，且获得激光扫描中心线后还包括对所述激光扫描中心线中的异常值进行剔除；

根据点云数据的步长与炉料图像像素的数目信息，对稀疏的点云数据进行插值，从而获得点云数据局部极值在雷达坐标系下的三维坐标；

根据激光扫描中心线的局部极值在图像坐标系下所对应的二维坐标以及点云数据局部极值在雷达坐标系下的三维坐标的特征点对，利用线性最小二乘法获得相机与单线激光雷达的外参矩阵。

2.根据权利要求1所述的单线激光雷达与可见光相机的外参标定方法，其特征在于，获得同时间段内可见光相机采集的多帧炉料图像数据与单线激光雷达采集的多帧点云数据之前包括：

对单线激光雷达与可见光相机进行适配安装，使得单线激光雷达与可见光相机在空间与时间上同步，且对单线激光雷达与可见光相机进行适配安装包括将可见光相机水平固定在炉料传送带的上方，相机视角包含传送带的全部宽度，将单线激光雷达向下倾斜固定在传送带上方，倾斜角度为5°，与可见光相机水平间距为7cm，垂直间距为44cm，标定过程及后续粒径检测过程中，始终保持可见光相机和单线激光雷达的相对位置不变。

3.根据权利要求2所述的单线激光雷达与可见光相机的外参标定方法，其特征在于，根据点云数据的步长与炉料图像像素的数目信息，对稀疏的点云数据进行插值之前还包括对点云数据进行滤波预处理。

4.一种单线激光雷达与可见光相机的外参标定系统，所述系统包括：

存储器(10)、处理器(20)以及存储在存储器(10)上并可在处理器(20)上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器(20)执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至3任一所述方法的步骤。