CN103983961A - 一种3d激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,包含底板和固定于底板中间位置的凸台,所述的凸台包括顶面、底面和侧表面;底板与凸台底面固定连接,且底板面积大于凸台底面面积;凸台底面和顶面呈相似的几何形状且相互平行,凸台底面和顶面相应的边由侧表面连接,凸台底面面积大于凸台顶面面积,凸台顶面凸台底面的投影位于凸台底面的中间位置;且凸台顶面绘满标准平面黑白棋盘格图案。本发明能够同时提取面特征、线特征和点特征,供采用不同标定特征的3D激光雷达和摄像机联合标定算法使用,凸台顶面的棋盘格图案可同时用于标定摄像机内参数。
Description
技术领域
本发明涉及多传感器的联合标定技术,特别是3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶技术。
背景技术
自20世纪90年代以来,多传感器数据融合已成为智能机器人领域的热门技术,但是随着技术的发展,也带来了诸多问题需要解决。目前大多数智能系统都安装了激光雷达、摄像机等传感器,从而利用多传感器数据实现智能导航、目标识别、环境特征提取以及3D建模等任务。激光雷达和摄像机形成了智能机器人的视觉系统,需要通过传感器联合标定实现二者的数据融合。
目前3D激光雷达的使用越来越广泛,针对3D激光雷达和摄像机的联合标定算法有基于点特征、线特征以及面特征等多种。一般常用的标定方法都需要特殊形状的标定靶的配合,常用的标定靶有平面棋盘格、立体棋盘格、标定杆等,其中棋盘格标定靶主要用于基于面特征的标定,难以在其对应的激光雷达点云数据上准确的提取点特征和线特征。标定杆主要用于基于线特征的标定方法,且只能用于在线特征提取,无法标定摄像机参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种能提取多种特征,能同时实现联合标定和摄像机标定的3D激光雷达和摄像机联合标定使用的立体标定靶。
本发明提供了一种3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,包含底板和固定于底板中间位置的凸台;所述凸台为梯形台,包括顶面、底面和侧表面,凸台底面与底板固定连接,底面和顶面呈相似的正方形且相互平行,顶面在底面的投影位于底面的中间位置,底面面积小于底板面积,且底面面积大于顶面面积,底面和顶面相应的边由侧表面连接;凸台顶面绘满标准平面黑白棋盘格图案。
本发明与现有技术相比具有显著优点:(1)可以同时利用棋盘格标定靶进行面特征的标定,利用凸台顶面与侧面的交线进行线特征的标定,利用凸台的4个角点进行点特征的标定;(2)在提取线特征时,还能标定摄像机的参数;(3)制作工艺较简单。
附图说明
图1为本发明立体标定靶结构俯视图;
图2为本发明立体标定靶侧剖面的一种实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图,通过实施方式详细地描述本发明提供的3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶。
结合图1,本发明所述的一种3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,包含底板4和固定于底板中间位置的凸台;所述凸台为梯形台,包括顶面1、底面3和侧表面2,凸台底面3与底板4固定连接,底面3和顶面1呈相似的正方形且相互平行,顶面1在底面3的投影位于底面3的中间位置,底面3面积小于底板4面积,且底面3面积大于顶面1面积,底面3和顶面1相应的边由侧表面2连接;凸台顶面1绘满标准平面黑白棋盘格图案。
结合图2,为了清楚的提供线特征和点特征,凸台顶面1的每条边长至少为30cm,凸台顶面1到底板(4)的垂直距离至少为10cm,标准平面黑白棋盘格数量至少为5×5个;凸台的侧表面2与底板4的夹角设置20˚-50˚的角度,最优为30˚,凸台顶面1与可视侧表面2的交线作为线特征;作为本发明的一种改进,底板4、凸台侧表面2与凸台顶面1的标准平面黑白棋盘格的颜色不能相近似,即底板4表面颜色与凸台侧表面2不同,且不能为黑色;凸台侧表面2颜色明显与标准平面黑白棋盘格颜色不同。这种颜色上的设计可以使得凸台顶面1与可视侧表面2的交线更加清晰。
本发明中底板和凸台均由环氧树脂板组成,板材厚度至少为3mm。
在实际测量过程中,其各部分结构特征使用方式为:凸台顶面1的标准平面黑白棋盘格为标定摄像机提供参数;凸台顶面1同时为使用面特征的联合标定算法提供平面特征;凸台顶面1与可视侧表面2的交线作为线特征,供使用线特征的联合标定算法使用;凸台顶面1与侧面2的4个交点作为点特征,供使用点特征的联合标定算法使用。
Claims (4)
1.一种3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,其特征在于:包含底板(4)和固定于底板中间位置的凸台;所述凸台为梯形台,包括顶面(1)、底面(3)和侧表面(2),凸台底面(3)与底板(4)固定连接,底面(3)和顶面(1)呈相似的正方形且相互平行,顶面(1)在底面(3)的投影位于底面(3)的中间位置,底面(3)面积小于底板(4)面积,且底面(3)面积大于顶面(1)面积,底面(3)和顶面(1)相应的边由侧表面(2)连接;凸台顶面(1)绘满标准平面黑白棋盘格图案。
2.根据权利要求1所述的3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,其特征在于:凸台顶面(1)的每条边长至少为30cm,凸台顶面(1)到底板(4)的垂直距离至少为10cm,标准平面黑白棋盘格数量至少为5×5个;凸台的侧表面(2)与底板(4)的夹角为20˚-50˚。
3.根据权利要求1或2所述的3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,其特征在于:底板(4)表面颜色与凸台侧表面(2)不同,且不能为黑色;凸台侧表面(3)颜色与标准平面黑白棋盘格颜色不同。
4.根据权利要求1所述的3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶,其特征在于:底板(4)和凸台均由环氧树脂板制成,板材厚度至少为3mm。
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