[发明专利]一种基于ROS的激光雷达、摄像头的融合标定系统及标定方法

说明书

本发明涉及一种基于ROS的激光雷达、摄像头的融合标定系统及标定方法，包括雷达标定模块，其用于获取激光雷达的外部参数，即激光雷达的雷达坐标系到世界坐标系的变换关系；相机标定模块，用于获取摄像头的内部参数；融合标定模块，用于接收激光雷达的外部参数以及相机的内部参数，求解相机的外部参数，即求解出世界坐标系到相机坐标系的变换关系；雷达标定模块、相机标定模块以及融合标定模块之间基于ROS平台实现数据的传输；雷达标定模块包括激光雷达，还包括桩桶以及两块标定板，前述的相机标定模块包括摄像头以及一块标定板；本发明实现激光雷达和摄像头数据融合的空间同步方法，解决了现有单一传感器感知存在的感知维度不足、信息缺乏等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种基于ROS的激光雷达、摄像头的融合标定系统及标定方法，属于激光雷达和摄像头之间的融合技术领域。

背景技术

无人车的环境感知技术主要是借助外在传感器，例如激光雷达、摄像头、毫米波雷达等实现对周围环境的探测，保障无人车可以及时地、精准地感知路面环境中存在的安全隐患，快速采取措施，避免发生交通事故。环境感知相当于无人车的眼睛，对于保障无人驾驶汽车安全行驶具有不可替代的作用。

目前有多种环境感知的方法：视觉传感是基于机器视觉获取车辆周边环境的图像信息，通过图像处理等方式对周围环境进行感知。它能直接获取色彩信息，并且摄像机具有安装方便、体积小、能耗低的优点，它的缺点就是容易受到光线的干扰、同时没有三维信息。激光传感是通过雷达扫描车辆周围环境来获得三维距离信息，通过距离分析识别技术对行驶路况进行感知。它能够直接获取物体三维距离信息，具有很高的测量精度并且对光线明暗变化不敏感，但是它无法获得环境的色彩信息，同时目前激光雷达价格昂贵，难以在家用轿车上装备。

激光雷达与摄像头融合，相当于融合激光雷达的三维信息以及图像的色彩信息，实现两个传感器优势互补。融合包含不同传感器的时间同步和空间同步。本发明正是基于此背景，提出基于ROS的激光雷达、摄像头的融合标定系统及方法，解决激光雷达与摄像头的空间同步问题。

发明内容

本发明提供一种基于ROS的激光雷达、摄像头的融合标定系统及标定方法，实现激光雷达和摄像头数据融合的空间同步方法，解决了现有单一传感器感知存在的感知维度不足、信息缺乏等缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于ROS的激光雷达、摄像头的融合标定系统，包括雷达标定模块，其用于获取激光雷达的外部参数，即激光雷达的雷达坐标系到世界坐标系的变换关系；

相机标定模块，用于获取摄像头的内部参数；

融合标定模块，用于接收激光雷达的外部参数以及相机的内部参数，求解相机的外部参数，即求解出世界坐标系到相机坐标系的变换关系；

前述的雷达标定模块、相机标定模块以及融合标定模块之间基于ROS平台实现数据的传输；

前述的雷达标定模块包括激光雷达，还包括桩桶以及两块标定板，

前述的相机标定模块包括摄像头以及一块标定板；

作为本发明的进一步优选，

前述的雷达标定模块，通过放置在激光雷达外部不同位置处的桩桶以及两块标定板，提取桩桶的一个角点以及两块标定板中的6-8个角点，获取前述所有角点在世界坐标系中的坐标以及在雷达坐标系中的坐标，通过解方程获取雷达坐标系至世界坐标系的变换矩阵；

前述的相机标定模块，通过将标定板在摄像头中置于不同角度及位置，且基于ROS获取相机内部参数，即将相机坐标系中的物体成像至像素坐标；