[实用新型]激光雷达和光学相机联合检校靶标器

说明书

本实用新型涉及一种激光雷达和光学相机联合检校靶标器，包括标定部；所述标定部用于设置在支撑部之上，以实现固定设置；所述标定部在固定设置后朝上的圆形标定面上设置有反光材质的表层，用于对激光产生反射；所述表层还包括至少两种颜色的可见色彩，并通过不同颜色的可见色彩标识出圆形标定面的圆心位置。本实用新型的靶标器与现有的检校机载激光雷达的圆形靶标器和检校光学相机的平面标定板相比，既可以完成激光雷达的检校，又能在光学影像上清晰可见，实现精确定位，达到与光学相机的联合检校。并且布设方式简单，安装、架设、拆卸方便，便于携带，运输和装卸成本低廉；减小了对实验场地的需求，便于和GNSS、RTK等定位设备协同使用。

技术领域

本实用新型涉及一种激光雷达和光学相机联合检校靶标器，属于激光雷达检校及光学相机标定领域，尤其涉及一种可以联合检校及标定激光雷达和光学相机的靶标器。

背景技术

激光雷达(LiDAR)是近十几年来快速发展的一种新型测量技术，它通过发射单波段激光束，并根据地物回波来获取地表对象的三维坐标信息，从而生成点云以实现地表地物信息提取和三维场景重建。由于其角分辨率高，抗干扰能力强等特点，已广泛应用于遥感数据探测、地面模型恢复和重建等研究领域中，具有巨大的应用前景。一般所讨论的激光雷达为三维成像激光雷达，根据搭载平台的不同可分为星载、机载、车载与地面固定式激光雷达。

以机载LiDAR系统为例，其是将多种测量技术集成于一体的复杂系统，各个子系统模块之间共同协作来实现高精度的测量任务。机载LiDAR系统的组成包括地面部分和空中部分。其中地面部分主要包括GPS基准站，以及用于控制和数据处理的计算机硬件及配套硬件；空中部分主要有飞行平台、位姿测量系统(position and orientation system，POS)、激光扫描装置、回波传感器以及协调控制系统。其定位原理如图1(a)所示。

LiDAR系统数据采集会受到随机误差以及系统本身误差的影响。随机误差主要取决于外部环境，而系统误差则主要分为系统集成误差、测角误差、测距误差、GPS定位误差、设备同步误差以及数据处理误差等。通常LiDAR 系统消除系统误差的方式是在地面布设一定数量和分布的特殊形状且空间位置精确已知的靶标器，通过激光雷达扫描获取均匀分布在靶标器上的点云，如图1(b)所示。利用扫描到的数据按照图2所示的流程解算激光雷达系统检校参数，最后依据计算得到的检校模型对点云数据进行校正。

目前，常用的激光雷达检校靶标器以球形靶标和圆形靶标为主。球型靶标常用于车载或地面固定式激光雷达检校，以美国Faro公司的靶标球为例，采用高强度PVC材料，防雨、防磨、防摔、表面涂有特殊的涂剂，可以使扫描仪以更远的距离进行更多球体表面数据的采集，球体半径一般为7.25cm。靶标球常用于地面激光雷达多站扫描数据拼接，将靶标球作为同名点，通过求解各站点同名靶标球的圆心，进行站点拼接。

然而球体半径决定了它不适用于无人机机载或者有人机载的激光雷达检校。因此圆形靶标在机载和车载激光雷达的检校中应用广泛。目前使用的圆形靶标器大小规格一般按激光雷达探测能力和距离来设计，圆形表面覆盖有特殊反光材质的涂层，可以对激光产生较强的反射，得到具有明显强度值的点云，使得可以在软件中精确拟合出圆心位置。现有圆形靶标器对于激光雷达检校使用方便效果好，但在光学影像中难以精确获取其圆心位置，对于光学相机检校来说使用困难。

光学影像是指采用光学相机获取的模拟或数字图像，对应波段一般在近紫光、可见光到近红外光(波长0.32um～1.3um)之间。光学相机在获取图像的过程中，由于机械振动、装配工艺、器件质量、光学模糊等因素导致图像的内外定向参数存在系统误差，通常采用相机标定来消除上述系统误差。