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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李捷
陈正兵
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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

一种3D激光雷达和摄像机联合标定立体标定靶
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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