[发明专利]基于直线特征的单线与多线激光雷达联合标定方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于直线特征的单线与多线激光雷达联合标定方法及系统，所述方法包括：对多线激光雷达点云进行初步裁剪，拟合两个平面，计算两平面在多线激光雷达坐标系的xoy平面内的投影，得到两条直线，然后沿z轴方向添加若干个点；对单线激光雷达点云进行初步裁剪，拟合两条直线，并对单线激光雷达点云进行筛选，使单线激光雷达点云中的两条直线与多线激光雷达点云中的两条直线等长，然后沿z轴方向添加若干个点；对单线激光雷达点云与多线激光雷达点云进行配准，得到单线激光雷达与多线激光雷达的相对位姿，完成标定。本发明具有对数据采集场景的要求低、操作简便、标定精度高等优点。

技术领域

本发明主要涉及激光雷达标定技术领域，具体涉及一种基于直线特征的单线与多线激光雷达联合标定方法及系统。

背景技术

单线激光雷达与多线激光雷达联合标定，目的在于计算单线激光雷达与多线激光雷达之间的相对位姿，即单线激光雷达相对于多线激光雷达的偏航角以及x轴方向、y轴方向的平移量，从而实现激光雷达坐标系的转换。

现已公开的专利文献中，三一重工股份有限公司的《单线激光雷达与多线激光雷达的标定方法和装置》(申请公布号：CN111103576 A)，公开了单线激光雷达与多线激光雷达的联合标定方法和装置，其主要特点在于同一个点，需要经过两次坐标变换，即单线激光雷达坐标系中的点，先转换到多线激光雷达坐标系中，再转换到世界坐标系中，所以需要先计算多线激光雷达在世界坐标系中的位姿，再计算单线激光雷达与多线激光雷达之间的相对位姿。这种方案最大的缺点在于：两次坐标变换，会引入较大的误差，最终使标定误差较大；另外，该方案使用较繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种使用便利且标定精度高的基于直线特征的单线与多线激光雷达联合标定方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于直线特征的单线与多线激光雷达联合标定方法，包括：

对原始的多线激光雷达点云进行初步裁剪，拟合多线激光雷达点云中的两个平面，计算两平面在多线激光雷达坐标系的xoy平面内的投影，从而得到两条直线，然后沿z轴方向添加若干个点；

对原始的单线激光雷达点云进行初步裁剪，拟合单线激光雷达点云中的两条直线，并对单线激光雷达点云进行筛选，使单线激光雷达点云中的两条直线与多线激光雷达点云中的对应两条直线等长，然后沿z轴方向添加若干个点；

对单线激光雷达点云与多线激光雷达点云进行配准，得到单线激光雷达与多线激光雷达的相对位姿，完成单线激光雷达与多线激光雷达的标定。

得到单线激光雷达与多线激光雷达的相对位姿后，再对相对位姿的精度进行评估；当所述相对位姿的精度在预设阈值内，则完成单线激光雷达与多线激光雷达的标定。

所述精度评估过程为：

获取多线激光雷达点云中两条直线的法向量，以及拟合后的单线激光雷达点云中两条直线的法向量，再分别计算同一平面对应的两个法向量的夹角，得到对应的旋转精度，再得到平均旋转误差；

获取拟合后的单线激光雷达点云中两条直线的交点，以及多线激光雷达点云中两条直线的交点，再计算两个交点的距离，得到平移精度；

基于平均旋转误差和平移精度，得到标定分数；

将标定分数与预设标准标定分数进行比对，当两者之间的差值在预设阈值内，则表示该标定结果有效。

所述平均旋转误差Δψ为：

其中Δψ₁和Δψ₂分别为两个方向的角度误差；