CN109725303A - 坐标系的修正方法及装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种坐标系的修正方法及装置、存储介质，其中，上述方法包括：获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′，……，S_n′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系。

Description

坐标系的修正方法及装置、存储介质

技术领域

本发明涉及激光雷达领域，具体而言，涉及一种坐标系的修正方法及装置、存储介质。

背景技术

激光雷达是一种使用准直光束进行非接触式目标物体扫描测距的设备。通过将用于测距的准直光束进行一定范围内的旋转，即可实现对所在环境一定环境内物体进行扫描测距，并提取出环境的轮廓信息。光学扫描测距装置可以实现非常高的扫描测距精度，并且测距速度快。广泛应用于各个领域，有非常高的应用价值。点云数据被广泛用于各种行业中的三维重建应用中。点云数据是描述3D场景的3D坐标系中的点数据的集合。通常，点云数据中的点数据表征物体的外表面。根据激光测量或摄影测量原理可以采集到物体表面的每个采样点的空间坐标，从而得到点数据的集合，称之为“点云数据”。

然而，对于单线激光雷达或多线激光雷达(应用于车辆上)，当车辆颠簸抖动、遇到路障等障碍物时，车载激光雷达坐标系与参考平面坐标系会出现偏差，导致激光雷达扫描数据出现偏差，不能准确输出点云数据。

针对相关技术中，由于激光雷达坐标系与参考平面坐标系出现偏差进而导致激光雷达测量的数据有误等问题，尚未提出有效的技术方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种坐标系的修正方法及装置、存储介质，以至少解决相关技术中由于激光雷达坐标系与参考平面坐标系出现偏差进而导致激光雷达测量的数据有误等问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种坐标系的修正方法，包括：

获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′，……，S_n′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系。

在本发明实施例中，当n＝2时，根据P₁，P₂的点云坐标，距离h，测距数据S₁′、S₂′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量，包括：

至少通过以下方程组获取角度变化量：

其中，α为当前坐标系相对参考平面坐标系的X轴变化角度，β为当前坐标系相对参考平面坐标系的Y轴变化角度,P₁的点云坐标为(a₁,b₁,0),P₂的点云坐标为(a₂,b₂,0)。

在本发明实施例中，根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系，包括：

至少根据以下公式将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系：

其中，在参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；在激光雷达的当前坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)。

在本发明实施例中，坐标系的修正方法应用于激光雷达，激光雷达位于可移动载体之上。

在本发明实施例中，将可移动载体的移动方向作为参考平面坐标系的X轴，在同一水平面上，将与X轴方向垂直的方向作为参考平面坐标系的Y轴；

在可移动载体移动时，将可移动载体的移动方向作为激光雷达的当前坐标系的X′轴，在同一聚类水平面上，将与X′轴方向垂直的方向作为激光雷达的当前坐标系的Y′轴。

根据本发明的另一实施例，还提供了一种坐标系的修正装置，包括：

第一获取模块，用于获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及所述激光雷达中心到所述参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；第二获取模块，用于根据指定算法确定所述激光雷达的聚类水平面，获取所述激光雷达在所述聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；确定模块，用于根据P₁，……，P_n的点云坐标，所述距离h，所述测距数据S₁′，……，S_n′获取所述激光雷达的坐标平面相对于所述参考平面坐标系的角度变化量；修正模块，用于根据所述角度变化量将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系。

在本发明实施例中，确定模块，还用于至少通过以下方程组获取所述角度变化量：

其中，α为当前坐标系相对参考平面坐标系的X轴变化角度，β为所述当前坐标系相对参考平面坐标系的Y轴变化角度,P₁的点云坐标为(a₁,b₁,0),P₂的点云坐标为(a₂,b₂,0)。

在本发明实施例中，所述修正模块，还用于至少根据以下公式将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系：

其中，在参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；在激光雷达的当前坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)。

在本发明实施例中，坐标系的修正装置应用于激光雷达，激光雷达位于可移动载体之上。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种存储介质，存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行以上任一项的坐标系的修正方法。

通过本发明，获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′，……，S_n′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系，采用上述技术方案，解决了相关技术中，由于激光雷达坐标系与参考平面坐标系出现偏差进而导致激光雷达测量的数据有误等问题，进而能够将激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使通过激光雷达扫描的数据更稳定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明实施例的坐标系的修正的流程图；

图2是根据本发明实施例的坐标系的修正装置的结构框图；

图3为本发明优选的实施例的车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法的工作流程图；

图4为本发明实施例一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法的标定示意图；

图5为本发明实施例的一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法的修正示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

本发明实施例提供了一种坐标系的修正方法，图1为根据本发明实施例的坐标系的修正的流程图，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S102：获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；

步骤S104：根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；

步骤S106：根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′、S₂′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；

步骤S108：根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系。

通过上述各个步骤，获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′，……，S_n′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系，采用上述技术方案，解决了相关技术中，由于激光雷达坐标系与参考平面坐标系出现偏差进而导致激光雷达测量的数据有误等问题，进而能够将激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使通过激光雷达扫描的数据更稳定。

其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同可以理解：激光雷达的中心点到P₁′的扫描角度，和激光雷达的中心点到P₁相同，……，激光雷达的中心点到P_n′的扫描角度，和激光雷达的中心点到P_n相同。

在本发明实施例中，根据P₁，P₂的点云坐标，距离h，测距数据S₁′、S₂′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量，包括：

至少通过以下方程组获取角度变化量：

其中，α为当前坐标系相对参考平面坐标系的X轴变化角度，β为当前坐标系相对参考平面坐标系的Y轴变化角度，最终求的值为α和β。

当然，也可以是通过n个点来计算角度变化量，即在一个扫描周期内，初始标定时，可以获得任意n个点的点云坐标分别为p₁(a₁,b₁,0)、p₂(a₂,b₂,0)…p_n(a_n,b_n,0)；路测时，可以获得对应的任意n个点的测距数据分别为s₁′、s₂′…s_n′，由如下方程组计算判断车载多线激光雷达相对参考平面是否发生角度变化，其中n的取值≤一个扫描周期内的点数：

对于上述方程组，任意两个方程之间都会得到一个解，即一共有个解，此时采用最小二乘法得到最优解(α,β)；根据获得的角度变化量α、β，将激光雷达的坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使扫描数据更稳定。

在本发明实施例中，根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系，包括：

至少根据以下公式将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系：

其中，在参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；在激光雷达的当前坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)。

在本发明实施例中，坐标系的修正方法应用于激光雷达，激光雷达位于可移动载体之上，其中，可移动载体可以为车辆，也可以为其他激光雷达可安装的载体，本发明实施例对此不作限定。

在本发明实施例中，将可移动载体的移动方向作为参考平面坐标系的X轴，在同一水平面上，将与X轴方向垂直的方向作为参考平面坐标系的Y轴；

在可移动载体移动时，将可移动载体的移动方向作为激光雷达的当前坐标系的X′轴，在同一聚类水平面上，将与X′轴方向垂直的方向作为激光雷达的当前坐标系的Y′轴。

为了更好的理解上述坐标系的修正过程，以下结合一示例对上述技术方案进行简单说明。

本发明示例提供的一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法，包括以下步骤：

获得车载多线激光雷达(也可以是单线激光雷达，本发明示例对此不作限定)在参考平面上任意一线激光发射信号在一个扫描周期内任意两个点P₁、P₂的点云坐标，作为初始标定数据；

根据车载多线激光雷达的路测点云数据，通过RANSAC算法(相当于上述实施例的指定算法)获得聚类水平面，获得对应的任意一线激光发射信号在一个扫描周期内对应的任意两个点P₁′、P₂′的测距数据分别为S₁′、S₂′；

根据初始标定数据P₁、P₂的点云坐标、路测点云数据获得的对应的任意一线激光发射信号在一个扫描周期内对应的任意两个点P₁′、P₂′(扫描角度与P₁、P₂的扫描角度相同)的测距数据分别为S₁′、S₂′，由方程组1(下文中提及)计算判断车载多线激光雷达相对参考平面是否发生角度变化；

当车载多线激光雷达相对参考平面发生角度变化时，根据上述方程组，获得车载多线激光雷达相对参考平面发生的角度变化量；

根据获得的角度变化量，将车载激光雷达的坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的实时修正。

所述车载多线激光雷达在路测时，X′轴相对X轴的变化角度α，Y′轴相对Y轴的变化角度β，可由如下方程组1获得：

其中，车载激光雷达中心到参考平面距离为安装高度h；

车载多线激光雷达，在参考平面上时，以车辆行驶方向为参考平面坐标系X轴，以与车辆行驶方向垂直的方向为参考平面坐标系Y轴，以与参考平面垂直的方向为Z轴；

车载多线激光雷达，路测时，以车辆行驶方向为车载多线激光雷达坐标系X′轴，以与车辆行驶方向垂直的方向为车载多线激光雷达坐标系Y′轴，以与车载多线激光雷达X′Y′平面垂直的方向为Z′轴；

车载多线激光雷达，任意时刻，车辆坐标系与车载激光雷达坐标系一致；

车载多线激光雷达，在参考平面上时，参考平面坐标系、车辆坐标系、车载激光雷达坐标系，三者一致；

参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；

车载多线激光雷达坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)；

车载多线激光雷达，聚类水平面坐标系与参考平面坐标系一致，在参考平面坐标系下参考平面上Z坐标为0；

初始标定数据P₁、P₂的点云坐标分别为(a₁,b₁,0)、(a₂,b₂,0)；

车载多线激光雷达在路测情况下，相对参考平面发生角度变化时，设车载多线激光雷达相对参考平面坐标系X轴变化角度为α，车载多线激光雷达相对参考平面坐标系Y轴变化角度为β，即X′轴相对X轴旋转角度为α，Y′轴相对Y轴旋转角度为β；

车载多线激光雷达在路测情况下，在一个扫描周期内，车载多线激光雷达相对参考平面发生的角度变化保持不变。

在本发明实施例中，当α＝0、β＝0两个等式同时成立时，车载多线激光雷达相对参考平面没有发生角度变化；当α＝0、β＝0两个等式不同时成立时，车载多线激光雷达相对参考平面发生角度变化，即相对X轴的变化角度α，相对Y轴的变化角度β。

进一步地，根据获得的角度变化量α、β，将车载激光雷达的坐标系修正为参考平面坐标系，可由如下公式获得：

即将车载多线激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使扫描数据更稳定。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法，用于车载激光雷达在车辆颠簸抖动、遇到路障等障碍物时，将车载多线激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使扫描数据更稳定。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

在本实施例中还提供了一种坐标系的修正装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图2是根据本发明实施例的坐标系的修正装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：

第一获取模块20，用于获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及所述激光雷达中心到所述参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；

第二获取模块22，用于根据指定算法确定所述激光雷达的聚类水平面，获取所述激光雷达在所述聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；

确定模块24，用于根据P₁，……，P_n的点云坐标，所述距离h，所述测距数据S₁′，……，S_n′获取所述激光雷达的坐标平面相对于所述参考平面坐标系的角度变化量；

修正模块26，用于根据所述角度变化量将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系。

通过本发明，获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′，……，S_n′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系，采用上述技术方案，解决了相关技术中，由于激光雷达坐标系与参考平面坐标系出现偏差进而导致激光雷达测量的数据有误等问题，进而能够将激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使通过激光雷达扫描的数据更稳定。

在本发明实施例中，当n＝2时，确定模块，还用于至少通过以下方程组获取所述角度变化量：

其中，α为当前坐标系相对参考平面坐标系的X轴变化角度，β为所述当前坐标系相对参考平面坐标系的Y轴变化角度,P₁的点云坐标为(a₁,b₁,0),P₂的点云坐标为(a₂,b₂,0)。

在本发明实施例中，所述修正模块，还用于至少根据以下公式将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系：

其中，在参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；在激光雷达的当前坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)。

在本发明实施例中，坐标系的修正装置应用于激光雷达，激光雷达位于可移动载体之上。

以下结合优选实施例对上述坐标系的修正方法及装置的技术方案进一步说明。

图3为本发明优选的实施例的车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法的工作流程图，请参见图3，该方法可以包括：

S10：获得车载多线激光雷达在参考平面上任意一线激光发射信号在一个扫描周期内任意两个点P₁、P₂的点云坐标，作为初始标定数据。

如图4所示，为应用了本发明优选实施例提供的一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法的标定示意图。

在本发明实施例中，车载激光雷达中心到参考平面距离为安装高度h；

所述车载多线激光雷达，在参考平面上时，以车辆行驶方向为参考平面坐标系X轴，以与车辆行驶方向垂直的方向为参考平面坐标系Y轴，以与参考平面垂直的方向为Z轴；

所述车载多线激光雷达，在参考平面上时，参考平面坐标系、车辆坐标系、车载激光雷达坐标系，三者一致；

所述参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；

所述车载多线激光雷达，参考平面坐标系一致，在参考平面坐标系下参考平面上Z坐标为0；

所述初始标定数据P₁、P₂的点云坐标分别为(a₁,b₁,0)、(a₂,b₂,0)；

S20：根据车载多线激光雷达的路测点云数据，通过RANSAC算法获得聚类水平面，获得对应的任意一线激光发射信号在一个扫描周期内对应的任意两个点P₁′、P₂′的测距数据分别为S₁′、S₂′；

如图5所示，为本发明实施例中提供的一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法的修正示意图。

车载多线激光雷达，路测时，以车辆行驶方向为车载多线激光雷达坐标系X′轴，以与车辆行驶方向垂直的方向为车载多线激光雷达坐标系Y′轴，以与车载多线激光雷达X′Y′平面垂直的方向为Z′轴；

车载多线激光雷达，任意时刻，车辆坐标系与车载激光雷达坐标系一致；

车载多线激光雷达坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)；

车载多线激光雷达在路测情况下，相对参考平面发生角度变化时，设车载多线激光雷达相对参考平面坐标系X轴变化角度为α，车载多线激光雷达相对参考平面坐标系Y轴变化角度为β，即X′轴相对X轴旋转角度为α，Y′轴相对Y轴旋转角度为β；

优选地，所述车载多线激光雷达在路测情况下，在一个扫描周期内，车载多线激光雷达相对参考平面发生的角度变化保持不变。

S30：根据初始标定数据P₁、P₂的点云坐标、路测点云数据获得的对应的任意一线激光发射信号在一个扫描周期内对应的任意两个点P₁′、P₂′的测距数据分别为S₁′、S₂′，由如下方程组计算判断车载多线激光雷达相对参考平面是否发生角度变化；

优选地，当α＝0、β＝0两个等式同时成立时，车载多线激光雷达相对参考平面没有发生角度变化；当α＝0、β＝0两个等式不同时成立时，车载多线激光雷达相对参考平面发生角度变化，获得相对X轴的变化角度α，相对Y轴的变化角度β；

S40：判断分析是否需要点云数据修正，如果是，则执行步骤S50，如果否，则执行步骤S20；

S50：根据获得的角度变化量α、β，将车载激光雷达的坐标系修正为参考平面坐标系，可由如下公式获得：

即将车载多线激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使扫描数据更稳定。

优选地，所述车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法，在初始标定、路测时选取任意一线激光发射信号，同样适用于车载单线激光雷达。

优选地，所述车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法，在一个扫描周期内，初始标定时，可以获得任意n个点的点云坐标分别为p₁(a₁,b₁,0)、p₂(a₂,b₂,0)…p_n(a_n,b_n,0)；路测时，可以获得对应的任意n个点的测距数据分别为s₁′、s₂′…s_n′，由如下方程组计算判断车载多线激光雷达相对参考平面是否发生角度变化，其中n的取值≤一个扫描周期内的点数。

对于上述方程组，任意两个方程之间都会得到一个解，即一共有个解，此时采用最小二乘法得到最优解(α,β)；根据获得的角度变化量α、β，将车载激光雷达的坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使扫描数据更稳定。

综上，本发明提供一种用于车载多线激光雷达点云数据的实时修正方法，用于车载激光雷达在车辆颠簸抖动、遇到路障等障碍物时，将车载多线激光雷达坐标系修正为参考平面坐标系，实现点云数据的准确输出，使扫描数据更稳定。

实施例3

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，上述程序运行时执行上述任一项的方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：

S1，获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及激光雷达中心到参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；

S2，根据指定算法确定激光雷达的聚类水平面，获取激光雷达在聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；

S3，根据P₁，……，P_n的点云坐标，距离h，测距数据S₁′，……，S_n′获取激光雷达的坐标平面相对于参考平面坐标系的角度变化量；

S4，根据角度变化量将激光雷达的当前坐标系修正为参考平面坐标系。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种坐标系的修正方法，其特征在于，包括：

获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及所述激光雷达中心到所述参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；

根据指定算法确定所述激光雷达的聚类水平面，获取所述激光雷达在所述聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；

根据P₁，……，P_n的点云坐标，所述距离h，所述测距数据S₁′，……，S_n′获取所述激光雷达的坐标平面相对于所述参考平面坐标系的角度变化量；

根据所述角度变化量将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当n＝2时，根据P₁，P₂的点云坐标，所述距离h，所述测距数据S₁′、S₂′获取所述激光雷达的坐标平面相对于所述参考平面坐标系的角度变化量，包括：

至少通过以下方程组获取所述角度变化量：

其中，α为当前坐标系相对所述参考平面坐标系的X轴变化角度，β为所述当前坐标系相对所述参考平面坐标系的Y轴变化角度，P₁的点云坐标为(a₁,b₁,0),P₂的点云坐标为(a₂,b₂,0)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述角度变化量将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系，包括：

至少根据以下公式将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系：

其中，在所述参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；在所述激光雷达的当前坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述坐标系的修正方法应用于激光雷达，所述激光雷达位于可移动载体之上。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述可移动载体的移动方向作为所述参考平面坐标系的X轴，在同一水平面上，将与所述X轴方向垂直的方向作为所述参考平面坐标系的Y轴；

在所述可移动载体移动时，将所述可移动载体的移动方向作为所述激光雷达的当前坐标系的X′轴，在同一所述聚类水平面上，将与所述X′轴方向垂直的方向作为所述激光雷达的当前坐标系的Y′轴。

6.一种坐标系的修正装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取激光雷达在参考平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁，……，P_n的点云坐标，以及所述激光雷达中心到所述参考平面的距离h，其中，n为大于1的整数；

第二获取模块，用于根据指定算法确定所述激光雷达的聚类水平面，获取所述激光雷达在所述聚类水平面上一线激光发射信号在一个扫描周期内P₁′，……，P_n′的点云坐标的测距数据S₁′，……，S_n′，其中，P₁′，……，P_n′的扫描角度与P₁，……，P_n的扫描角度一一相同；

确定模块，用于根据P₁，……，P_n的点云坐标，所述距离h，所述测距数据S₁′，……，S_n′获取所述激光雷达的坐标平面相对于所述参考平面坐标系的角度变化量；

修正模块，用于根据所述角度变化量将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，当n＝2时，确定模块，还用于至少通过以下方程组获取所述角度变化量：

其中，α为当前坐标系相对所述参考平面坐标系的X轴变化角度，β为所述当前坐标系相对所述参考平面坐标系的Y轴变化角度,P₁的点云坐标为(a₁,b₁,0),P₂的点云坐标为(a₂,b₂,0)。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述修正模块，还用于至少根据以下公式将所述激光雷达的当前坐标系修正为所述参考平面坐标系：

其中，在所述参考平面坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X,Y,Z)；在所述激光雷达的当前坐标系下，任意点的点云数据坐标为(X′,Y′,Z′)。

9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述坐标系的修正装置应用于激光雷达，所述激光雷达位于可移动载体之上。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1至5任一项中所述的方法。