CN112684432A - 激光雷达标定方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种激光雷达标定方法、装置、设备及存储介质,该方法包括:获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;对方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算激光雷达的第二组标定参数;根据第一组标定参数和第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数;根据任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。提高了多激光雷达的标定效率,并提高了标定准确率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光雷达系统技术领域,尤其涉及一种激光雷达标定方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
激光雷达是以发射激光束来探测目标的位置、速度、加速度、航向等特征的雷达系统。利用激光雷达可以有效获取目标以及目标周围信息。为了实现对目标的精确定位,使用前需对激光雷达进行位姿标定,从而提高激光雷达的可靠性与探测精度。
现有技术对激光雷达的标定方法中,需要在固定的标定场景下,设置标定反射板或锥形标定物,基于人工提取的激光点云拟合标定反射板或锥形标定物的空间坐标后进一步解算出激光雷达的位姿参数。
所以现有技术中的激光雷达的标定方法,需要人工提取激光点云数据,则很大程度降低了激光雷达标定效率,延长标定作业周期。同时人工操作无法保证激光点云数据提取的精确度,使激光雷达的标定准确率较低。
发明内容
本发明实施例提供一种激光雷达标定方法、装置、设备及存储介质,该解决了现有技术中的激光雷达的标定方法标定效率较低,标定作业周期长,激光雷达的标定准确率较低的技术问题。
第一方面,本发明实施例提供一种激光雷达标定方法,应用于电子设备,所述电子设备与多个激光雷达、高精度定位装置通信,各激光雷达用于对地面和目标点进行扫描,所述高精度定位装置用于定位目标点的经纬度信息,所述方法包括:
获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;
根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;
对所述方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;
获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;
根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算所述激光雷达的第二组标定参数;
根据所述第一组标定参数和所述第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数;
根据所述任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
进一步地,如上所述的方法,所述获取各激光雷达对应的地面点云数据,包括:
获取各激光雷达中每个扫描线对应的各扫描点的点云数据。
进一步地,如上所述的方法,所述第一组标定参数包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,各激光雷达相对于地面的安装高度;
所述第二组标定参数包括:任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离,各激光雷达相对于静坐标系的航向角。
进一步地,如上所述的方法,所述根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组,包括:
针对每个激光雷达,根据对应的地面点云数据确定每个扫描线中M个扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量和实际返回距离;
获取关于所述俯仰角和所述滚转角的第一变换矩阵;
根据所述第一变换矩阵确定每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第一映射关系;
获取关于所述安装高度的每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第二映射关系;
针对各扫描点,根据所述扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量,所述第一映射关系、所述第二映射关系和所述实际返回距离建立关于第一组标定参数的方程组。
进一步地,如上所述的方法,所述对所述方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数,包括:
采用拟牛顿算法对所述方程组进行求解,以获取第一组标定参数的最优解;
将所述第一组标定参数的最优解确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
进一步地,如上所述的方法,所述目标点包括两个,所述高精度定位装置先后设置在两个目标点位置处,所述获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息,包括:
获取所述高精度定位装置设置在各目标点位置处的设备经纬度信息,将所述设备经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
进一步地,如上所述的方法,所述目标点包括两个,所述目标点处设置目标物,所述获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息,包括:
获取所述高精度定位装置对目标点对应的目标物定位的物体经纬度信息,将所述物体经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
进一步地,如上所述的方法,所述根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算所述激光雷达的第二组标定参数,包括:
根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算目标点到地心的距离;
根据所述目标点经纬度信息,所述目标点坐标信息,所述目标点到地心的距离及激光雷达相对于地面的安装高度计算各激光雷达的经纬度信息;
根据任意两个激光雷达的经纬度信息和目标点到地心的距离计算任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离;
根据所述目标点经纬度信息,所述目标点坐标信息及目标点到地心的距离计算目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角;
根据各激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角;
将目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角与目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角的差值确定为激光雷达相对于静坐标系的航向角。
进一步地,如上所述的方法,所述根据所述第一组标定参数和所述第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数,包括:
根据激光雷达相对于地面的安装高度计算任意两个激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离;
根据所述激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,所述滚转角及所述航向角构建所述激光雷达的姿态变换矩阵;
根据任意两个激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵;
根据任意两个激光雷达在静坐标系下X轴、Y轴和Z轴方向的相对距离和所述任意两个激光雷达中的第二激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位置变换矩阵;
根据所述姿态变换矩阵和所述位置变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵。
第二方面,本发明实施例提供一种多激光雷达标定装置,位于电子设备,所述电子设备与多个激光雷达、高精度定位装置通信,各激光雷达用于对地面和目标点进行扫描,所述高精度定位装置用于定位目标点的经纬度信息,所述装置包括:
点云数据获取模块,用于获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;
方程组建立模块,用于根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;
第一参数求解模块,用于对所述方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;
信息获取模块,用于获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;
第二参数计算模块,用于根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算所述激光雷达的第二组标定参数;
参数确定模块,用于根据所述第一组标定参数和所述第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数;
雷达标定模块,用于根据所述任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
进一步地,如上所述的装置,点云数据获取模块,具体用于获取各激光雷达中每个扫描线对应的各扫描点的点云数据。
进一步地,如上所述的装置,第一组标定参数包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,各激光雷达相对于地面的安装高度;第二组标定参数包括:任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离,各激光雷达相对于静坐标系的航向角。
进一步地,如上所述的装置,方程组建立模块,具体用于:针对每个激光雷达,根据对应的地面点云数据确定每个扫描线中M个扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量和实际返回距离;获取关于俯仰角和滚转角的第一变换矩阵;根据第一变换矩阵确定每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第一映射关系;获取关于安装高度的每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第二映射关系;针对各扫描点,根据扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量,第一映射关系、第二映射关系和实际返回距离建立关于第一组标定参数的方程组。
进一步地,如上所述的装置,第一参数求解模块,具体用于采用拟牛顿算法对方程组进行求解,以获取第一组标定参数的最优解。将第一组标定参数的最优解确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
可选地,如上所述的装置,第一参数求解模块,具体用于采用拟牛顿算法对方程组进行求解,以获取第一组标定参数的最优解。将第一组标定参数的最优解确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
可选地,如上所述的装置,目标点包括两个,高精度定位装置先后设置在两个目标点位置处,相应地,信息获取模块在获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息时,具体用于获取高精度定位装置设置在各目标点位置处的设备经纬度信息,将设备经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
可选地,如上所述的装置,目标点包括两个,目标点处设置目标物,相应地,信息获取模块在获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息时,具体用于获取高精度定位装置对目标点对应的目标物定位的物体经纬度信息,将物体经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
进一步地,如上所述的装置,第二参数计算模块,具体用于根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算目标点到地心的距离。根据目标点经纬度信息,目标点坐标信息,目标点到地心的距离及激光雷达相对于地面的安装高度计算各激光雷达的经纬度信息。根据任意两个激光雷达的经纬度信息和目标点到地心的距离计算任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离。根据目标点经纬度信息,目标点坐标信息及目标点到地心的距离计算目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角。根据各激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角。将目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角与目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角的差值确定为激光雷达相对于静坐标系的航向角。
进一步地,如上所述的装置,参数确定模块,具体用于根据激光雷达相对于地面的安装高度计算任意两个激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离。根据所述激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,所述滚转角及所述航向角构建所述激光雷达的姿态变换矩阵。根据任意两个激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵。根据任意两个激光雷达在静坐标系下X轴、Y轴和Z轴方向的相对距离和任意两个激光雷达中的第二激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位置变换矩阵。根据姿态变换矩阵和位置变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵。
第三方面,本发明实施例提供一种电子设备,包括:存储器,处理器以及计算机程序;
其中,所述计算机程序存储在所述存储器中,并被配置为由所述处理器执行以实现如第一方面中任一项所述的方法。
第四方面,本发明实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现如第一方面中任一项所述的方法。
本发明实施例提供一种激光雷达标定方法、装置、设备及存储介质,通过通过获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;对方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算激光雷达的第二组标定参数;根据第一组标定参数和第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数,根据任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。通过激光雷达自身返回的地面点云数据,并结合高精度定位装置对目标点的经纬度定位实现了对多个激光雷达的快速标定,提高了多激光雷达的标定效率,降低了标定作业周期。并且由于无需人工操作,保证了激光点云数据的精确度,进而提高了标定准确率。
应当理解,上述发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征,亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的静坐标系的示意图;
图2为本发明实施例中的地心坐标系的示意图;
图3为本发明实施例一提供的激光雷达标定方法的流程图;
图4为本发明实施例二提供的激光雷达标定方法的流程图;
图5为本发明实施例二提供的激光雷达标定方法中激光雷达对地面进行扫描的示意图;
图6为本发明实施例二提供的激光雷达标定方法步骤202的流程图;
图7为本发明实施例二提供的激光雷达标定方法步骤205的流程图;
图8为本发明实施例二提供的激光雷达标定方法步骤206的流程图;
图9为本发明实施例三提供的激光雷达标定装置的结构示意图;
图10为本发明实施例五提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例,然而应当理解的是,本发明可以通过各种形式来实现,而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例,相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是,本发明的附图及实施例仅用于示例性作用,并非用于限制本发明的保护范围。
本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明实施例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了清楚理解本发明实施例的技术方案,下面对本发明实施例中涉及的坐标系进行解释:
静坐标系:如图1所示,静坐标系的原点位于激光雷达中心,其中X轴指向正北,Y轴指向正西,Z轴垂直地面向上。静坐标系可表示为O-XYZ。
激光雷达坐标系:如图5所示,激光雷达安装好之后,建立激光雷达坐标系O-X’Y’Z’,原点位于安装后的激光雷达的中心。其中,X’轴指向激光雷达内部旋转零点方向,Z’轴垂直地面向上,右手坐标系下设置Y’轴方向。
地心坐标系:如图2所示,以地心为原点建立的坐标系O0-X0Y0Z0,其中,X0轴指向正北,Y0轴指向正西,Z0轴垂直地面向上。
下面结合附图对本发明的实施例进行介绍。
实施例一
图3为本发明实施例一提供的激光雷达标定方法的流程图,如图3所示,则本实施例提供的激光雷达标定方法的执行主体为激光雷达标定装置,该激光雷达标定装置可集成在电子设备中,该电子设备与多个激光雷达、高精度定位装置进行通信,各激光雷达用于对地面和目标点进行扫描,高精度定位装置用于定位目标点的经纬度信息,则本实施例提供的激光雷达标定方法包括以下几个步骤。
步骤101,获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据。
需要说明的是,本实施例提供的激光雷达标定方法是对多激光雷达进行标定的方法。所以在将多个激光雷达进行安装后,对多个激光雷达进行标定。
其中,多个激光雷达可以为安装在路侧的激光雷达,也可以为安装在车辆上的激光雷达,本实施例中对此不作限定。多个激光雷达的类型可以为多线激光雷达。
具体地,在本实施例中,在安装激光雷达前,首先建立各激光雷达的静坐标系,如图1所示,以激光雷达为两个激光雷达为例,分别建立第一激光雷达的静坐标系和第二激光雷达的静坐标系。在建立各激光雷达的静坐标系后,启动各激光雷达,各激光雷达对可覆盖范围进行扫描,可覆盖范围包括地面。所以在激光雷达的扫描线打到地面后,形成扫描点,每个扫描点返回对应的实际返回距离数据,由各扫描点返回的实际距离数据构成地面点云数据。
可以理解的是,在地面点云数据中还可以包括每个扫描点在激光雷达坐标系下的位置坐标数据,方向向量数据或其他数据等,本实施例中对此不作限定。
值的说明的是,若激光雷达对地面进行扫描后,共有N条扫描线,每条扫描线对应M个扫描点,则在该激光雷达对应的地面点云数据中包括N*M个扫描点的点云数据。
步骤102,根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组。
在本实施例中,第一组标定参数可以包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,各激光雷达相对于地面的安装高度。
其中,各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角为各激光雷达绕激光雷达坐标轴中X’轴的俯仰角。各激光雷达相对于静坐标系的滚转角为各激光雷达绕激光雷达坐标轴中Y’轴的滚转角。
具体地,本实施例中,由于同一扫描点在激光雷达坐标系中的点云数据与在静坐标系中的点云数据间具有对应关系,该对应关系中包括激光雷达相对于地面的安装高度。而且同一扫描点在激光雷达坐标系中的点云数据与在静坐标系中的点云数据间具有转换关系,该转换关系中包括激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,所以可根据各激光雷达的每个扫描点的点云数据建立关于激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,激光雷达相对于地面的安装高度的方程,由每个扫描点对应的方程来组建方程组。在组建后的方程组中包括对应激光雷达的第一组标定参数。
步骤103,对方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数。
本实施例中,由于每个激光雷达可包括N*M个扫描点的点云数据,所以针对每个激光雷达,可建立N*M个方程组成的方程组,而每个激光雷达对应的第一组标定参数中包括三个待求解参数,所以可根据N*M个方程对该三个待求解参数进行求解,以获得每个激光雷达对应的第一组标定参数。
步骤104,获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息。
可选地,如图1所示,本实施例中,在各激光雷达均可覆盖区域内设置两个目标点A和B,以使各激光雷达进行扫描时,能够采集这两个目标点的坐标信息。其中,各激光雷达采集到的目标点的坐标信息为在激光雷达坐标系下的坐标信息。
本实施例中,可将高精度定位装置设置在支架上,高精度定位装置可以对两个目标点进行经纬度的定位。该高精度定位装置可以为CPT-SPAN定位设备或其他类型的高精度定位装置,本实施例中对此不作限定。
具体地,本实施例中,电子设备通过与各激光雷达通信,获取各激光雷达采集的目标点坐标信息,并通过与高精度定位装置通信,获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息。
步骤105,根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算激光雷达的第二组标定参数。
在本实施例中,第二组标定参数可以包括:任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离,各激光雷达相对于静坐标系的航向角。各激光雷达相对于静坐标系的航向角为各激光雷达绕激光雷达坐标轴中Z’轴的航向角。
具体地,本实施例中,由于目标点经纬度信息和在激光雷达坐标系下的目标点的坐标信息之间具有映射关系,所以可根据该映射关系计算任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离及各激光雷达相对于静坐标系的航向角。
步骤106,根据第一组标定参数和第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数。
步骤107,根据任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
本实施例中,由于第一组标定参数中可以包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,第二组标定参数中可以包括:各激光雷达相对于静坐标系的航向角,所以可根据各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,滚转角和航向角确定任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵。
由于第一组标定参数中可以包括:各激光雷达相对于地面的安装高度,所以可根据各激光雷达相对于地面的安装高度计算任意两个激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离。根据任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的相对距离,可计算任意两个激光雷达之间的位置变换矩阵。
最终可根据任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵和位置变换矩阵确定出任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵,实现对多激光雷达间的标定。
本实施例提供的激光雷达标定方法,通过获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;对方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算激光雷达的第二组标定参数;根据第一组标定参数和第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数,根据任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。通过激光雷达自身返回的地面点云数据,并结合高精度定位装置对目标点的经纬度定位实现了对多个激光雷达的快速标定,提高了多激光雷达的标定效率,降低了标定作业周期。并且由于无需人工操作,保证了激光点云数据的精确度,进而提高了标定准确率。
实施例二
图4为本发明实施例二提供的激光雷达标定方法的流程图,如图4所示,本实施例提供的激光雷达标定方法是在本发明实施例一提供的激光雷达标定方法的基础上,对步骤101-步骤106的进一步细化,则本实施例提供的激光雷达标定方法包括以下步骤。
步骤201,获取各激光雷达中每个扫描线对应的各扫描点的点云数据。
进一步地,本实施例中,如图5所示,激光雷达可安装在支架上,激光雷达坐标系为O-X’Y’Z’,在激光雷达对地面扫描一周后,形成N*M个扫描点的点云数据。其中,N为扫描线的条数,M为每个扫描线对应的扫描点的个数。
步骤202,根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组。
进一步地,本实施例中,如图6所示,步骤202包括以下步骤:
步骤2021,针对每个激光雷达,根据对应的地面点云数据确定每个扫描线中M个扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量和实际返回距离。
其中,每个激光雷达的扫描线条数为N条。
本实施例中,在每个扫描点的点云数据中可包括激光雷达中心点到扫描点的方向向量。
在理想安装条件下打在地面上的第k条扫描线第i个扫描点在激光雷达O-X’Y’Z’坐标系下的方向向量P’表示为式(1)所示为:
P′=[x′ y′ z′] (1)
其中,x′y′z′与扫描点的关系满足式(2)所示:
其中,Δh为激光雷达相对于地面的安装高度。
并且本实施例中,每个扫描点的点云数据中可包括每个扫描点的实际返回距离。如第k条扫描线第i个扫描点的实际返回距离可表示为Skj 2。
步骤2022,获取关于俯仰角和滚转角的第一变换矩阵。
本实施例中,第一组标定参数包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,各激光雷达相对于地面的安装高度。
进一步地,本实施例中,第一变换矩阵为关于俯仰角和滚转角在静坐标系和在激光雷达坐标系之间的变换矩阵。该变换矩阵可表示为式(3)所示:
其中,α为各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,β为各激光雷达相对于静坐标系的滚转角。
步骤2023,根据第一变换矩阵确定每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第一映射关系。
进一步地,本实施例中,每个扫描点对应的在静态坐标系中方向向量可表示为P,每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量可表示为P′,所以根据第一变换矩阵确定每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第一映射关系可表示为式(4)所示:
P=RXY -1*P′=[x y z] (4)
其中,x为方向向量P在静坐标系下的X轴坐标,y为方向向量P在静坐标系下的Y轴坐标,z为方向向量P在静坐标系下的Z轴坐标。RXY -1为第一变换矩阵的逆矩阵。
步骤2024,获取关于安装高度的每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第二映射关系。
其中,安装高度为各激光雷达相对于地面的安装高度,可表示为Δh,则关于安装高度的每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第二映射关系可表示为式(5)所示:
所以每个扫描点对应的静态坐标系中方向向量还可表示是式(6)所示:
步骤2025,针对各扫描点,根据扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量,第一映射关系、第二映射关系和实际返回距离建立关于第一组标定参数的方程组。
其中,针对各扫描点,建立的关于第一组标定参数的方程可表示为式(7)所示:
将表示扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量的式(2),表示第一映射关系的式(3)(4),表示第二映射关系的式(5)(6),表示实际返回距离的S带入到式(7)中,得到关于第一组标定参数的方程。
针对每个扫描点,均可得到对应的方程,将激光雷达所有的方程进行组合,形成关于该激光雷达第一组标定参数的方程组。
可以理解的是,本实施例中,步骤2021-步骤2025是步骤202的一种可选实施方式。
步骤203,采用拟牛顿算法对方程组进行求解,以获取第一组标定参数的最优解;将第一组标定参数的最优解确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
本实施例中,由于每个激光雷达对应的扫描点个数为N*M个,而第一组标定参数只有三个,所以可根据拟牛顿算法对该方程组进行求解,求解的过程就是寻找方程组的最优解的过程,在寻找出最优解后,将最优解的第一组标定参数确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
则第一激光雷达对应的第一组标定参数可表示为第一激光雷达相对于静坐标系的俯仰角α1、第一激光雷达相对于静坐标系的滚转角β1及第一激光雷达相对于地面的安装高度Δh1。第二激光雷达对应的第一组标定参数可表示为第二激光雷达相对于静坐标系的俯仰角α2、第二激光雷达相对于静坐标系的滚转角β2及第二激光雷达相对于地面的安装高度Δh2。
本实施例中,步骤203是图3所示实施例中步骤103的一种可选实施方式。
步骤204,获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息。
作为一种可选实施方式,本实施例中,目标点包括两个,高精度定位装置先后设置在两个目标点位置处,步骤204中,获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息,包括:
获取高精度定位装置设置在各目标点位置处的设备经纬度信息,将设备经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
具体地,在该实施方式中,可将高精度定位装置安装在支架上,首先放在各激光雷达均可覆盖区域内的第一目标点A的位置,定位出自身的经纬度信息为第一设备经纬度信息,将第一设备经纬度信息确定为该第一目标点A的目标点经纬度信息。然后放在各激光雷达均可覆盖区域内的第二目标点B的位置,定位出自身的经纬度信息为第二设备经纬度信息,将第二设备经纬度信息确定为该第二目标点B的目标点经纬度信息。
作为另一种可选实施方式,本实施例中,目标点包括两个,目标点处设置目标物,获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息,包括:
获取高精度定位装置对目标点对应的目标物定位的物体经纬度信息,将物体经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
具体地,在该实施方式中,在各激光雷达可覆盖区域内的第一目标点A的位置和第二目标点B的位置设置目标物,可将高精度定位装置设置在目标物的正上方,分别对第一目标点A的位置的目标物和第二目标点B的位置的目标物进行定位,以获得第一物体经纬度信息和第二物体经纬度信息。将第一物体经纬度信息确定为第一目标点A的目标点经纬度信息。将第二物体经纬度信息确定为第二目标点B的目标点经纬度信息。
其中,目标物可以为移动目标物或固定目标物。为了有利于激光雷达对目标物的探测,目标物的尺寸不宜过大。
进一步地,本实施例中,各激光雷达采集的目标点坐标信息为目标点在激光雷达坐标系下的坐标信息。如第一激光雷达采集的第一目标点坐标信息可表示为(x′1A,y′1A,z′1A),采集的第二目标点坐标信息可表示为(x′1B,y′1B,z′1B)。第二激光雷达采集的第一目标点坐标信息可表示为(x′2A,y′2A,z′2A),采集的第二目标点坐标信息可表示为(x′2B,y′2B,z′2B)。
步骤205,根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算激光雷达的第二组标定参数。
进一步地,本实施例中,如图7所示,步骤205包括以下步骤:
步骤2051,根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算目标点到地心的距离。
进一步地,本实施例中,如图2所示,在地心坐标系下,目标点A或B到地心的距离可表示为R,则目标点A、B在地心坐标系O0-X0Y0Z0下坐标与经度φ,纬度θ转换关系表示为式(8)和式(9)所示:
其中,PA(x0A,y0A,z0A)为在地心坐标系下的目标点A的坐标,ΦA为目标点A的经度,θA为目标点A的纬度。PB(x0B,y0B,z0B)为在地心坐标系下的目标点B的坐标,ΦB为目标点B的经度,θB为目标点B的纬度。
则根据各激光雷达采集的两个目标点坐标信息计算两个目标点间的距离,该距离表示为H,根据式(8)和式(9)所示的目标点A、B在地心坐标系O0-X0Y0Z0下坐标与经度φ纬度θ转换关系,对于第一激光雷达,该两个目标点A,B间的距离可表示为式(10)所示:
其中,(x′1A,y′1A,z′1A)表示第一激光雷达采集的第一目标点A坐标信息,(x′1B,y′1B,z′1B)表示第一激光雷达采集的第二目标点B的坐标信息。由于H,ΦA,θA,ΦB,θB均为已知量,所以可以计算出目标点到地心的距离R。
步骤2052,根据目标点经纬度信息,目标点坐标信息,目标点到地心的距离及激光雷达相对于地面的安装高度计算各激光雷达的经纬度信息。
进一步地,本实施例中,针对第一激光雷达采集的第一目标点A和第二目标点B的坐标信息,可将第一激光雷达采集的第一目标点A和第二目标点B的坐标信息表示为式(11)所示:
其中,Δz1为第一激光雷达相对于地面的安装高度,R为目标点到地心的距离,Φ1为第一激光雷达的经度信息,θ1为第一激光雷达的纬度信息,由于式(11)中只有Φ1和θ1为未知量,其他都为已知量,所以可根据式(11)组成的方程组,求解出第一激光雷达的经度信息和纬度信息。
对于其他激光雷达的经度信息和纬度信息计算方式与第一激光雷达的经度信息和纬度信息的计算方式类似,在此不再一一赘述。
其中,求解出的第二激光雷达的经度信息表示为Φ2,纬度信息表示为θ2。
步骤2053,根据任意两个激光雷达的经纬度信息和目标点到地心的距离计算任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离。
本步骤中,以任意两个激光雷达为第一激光雷达和第二激光雷达为例进行说明。则根据第一激光雷达和第二激光雷达的经纬度信息和目标点到地心的距离计算这两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离可表示为式(12)所示:
其中,Δx为这两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向的相对距离,Δy为这两个激光雷达在静坐标系下的Y轴方向的相对距离。
对于其他任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离计算方式与第一激光雷达和第二激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离的计算方式类似,在此不再一一赘述。
步骤2054,根据目标点经纬度信息,目标点坐标信息及目标点到地心的距离计算目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角。
其中,目标点A、B间的连线相对于静坐标系X轴的夹角可表示为式(13)所示:
其中,σ为A、B间的连线相对于静坐标系X轴的夹角,ΔxAB为目标点A、B之间的在静坐标系下X轴方向的相对距离,ΔyAB为目标点A、B之间的在静坐标系下Y轴方向的相对距离。
其中,ΔxAB和ΔyAB的计算方式可表示为式(14)所示:
步骤2055,根据各激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角。
本步骤中,对第一激光雷达为例,说明根据激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角的方法。
具体地,第一激光雷达对应的静坐标系下的目标点A、B的坐标信息经过第一变换矩阵RXY变换后得到目标点A、B在激光雷达坐标系下的坐标,可表示为式(15)和式(16)所示:
其中,(x1A,y1A,z1A)为第一激光雷达对应的静坐标系下的目标点A的坐标信息,(x1B,y1B,z1B)为第一激光雷达对应的静坐标系下的目标点B的坐标信息。
则根据第一激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点A、B间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角表示为式(17)所示:
步骤2056,将目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角与目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角的差值确定为激光雷达相对于静坐标系的航向角。
本实施例中,继续以第一激光雷达为例,说明确定各激光雷达相对于静坐标系的航向角的方法。
其中,γ1为第一激光雷达相对于静坐标系的航向角。
本实施例中,确定其他激光雷达相对于静坐标系的航向角方式与确定第一激光雷达相对于静坐标系的航向角方式类似,在此不再一一赘述。
可以理解的是,步骤2051-步骤2056是步骤205的一种可选实施方式。
步骤206,根据第一组标定参数和第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数。
进一步地,本实施例中,以任意两个激光雷达为第一激光雷达和第二激光雷达为例进行说明。如图8所示,步骤206包括以下步骤:
步骤2061,根据激光雷达相对于地面的安装高度计算任意两个激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离。
若第一激光雷达相对于地面的安装高度为Δh1,第二激光雷达相对于地面的安装高度为Δh2,则第二激光雷达相对于第一激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离为ΔZ=Δh2-Δh1。
步骤2062,根据激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,滚转角及航向角构建激光雷达的姿态变换矩阵。
进一步地,本实施例中,若第一激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,滚转角及航向角分别为α1、β1、γ1,则由α1、β1、γ1组成的第一激光雷达的姿态变换矩阵表示为R1。
同理,若第二激光雷相对于静坐标系的俯仰角,滚转角及航向角分别为α2、β2、γ2,则由α2、β2、γ2组成的第二激光雷达的姿态变换矩阵表示为R2。
步骤2063,根据任意两个激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵。
进一步地,本实施例中,若第一激光雷达的姿态变换矩阵为R1,第二激光雷达的姿态变换矩阵为R2,则第一激光雷达和第二激光雷达间的姿态变换矩阵表示为R2-1*R1。
其中,R2-1为第二激光雷达的姿态变换矩阵的逆矩阵。
步骤2064,根据任意两个激光雷达在静坐标系下X轴、Y轴和Z轴方向的相对距离和任意两个激光雷达中的第二激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位置变换矩阵。
进一步地,本实施例中,确定出的第一激光雷达和第二激光雷达间的位置变换矩阵可表示为式(19)所示:
T=R2-1*[Δx Δy Δz] (19)
其中,[Δx Δy Δz]表示由第一激光雷达和第二激光雷达在静坐标系下X轴、Y轴和Z轴方向的相对距离组成的矩阵。R2-1表示第二激光雷达的姿态变换矩阵的逆矩阵。
步骤2065,根据姿态变换矩阵和位置变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵。
本实施例中,确定出的第一激光雷达和第二激光雷达间的位姿变换矩阵可表示为式(20)所示:
其中,A为第一激光雷达和第二激光雷达间的位姿变换矩阵,由于R2-1*R1为3*3规模的矩阵,T为3*1规模的矩阵,所以A为4*4规模的矩阵。
步骤207,根据任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
本实施例中,采用任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵对对应的激光雷达进行标定。
本实施例提供的激光雷达标定方法,通过激光雷达自身返回的地面点云数据,并结合高精度定位装置对目标点的经纬度定位实现了对多个激光雷达的快速标定,提高了多激光雷达的标定效率,降低了标定作业周期。并且由于无需人工操作,保证了激光点云数据的精确度,进而提高了标定准确率。
实施例三
图9为本发明实施例三提供的激光雷达标定装置的结构示意图,如图9所示,本实施例提供的激光雷达标定装置位于电子设备,电子设备与多个激光雷达、高精度定位装置通信,各激光雷达用于对地面和目标点进行扫描,高精度定位装置用于定位目标点的经纬度信息,则本实施例提供的激光雷达标定装置包括:点云数据获取模块31,方程组建立模块32,第一参数求解模块33,信息获取模块34,第二参数计算模块35,参数确定模块36及雷达标定模块37。
其中,点云数据获取模块31,用于获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据。方程组建立模块32,用于根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组。第一参数求解模块33,用于对方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数。信息获取模块34,用于获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息。第二参数计算模块35,用于根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算激光雷达的第二组标定参数。参数确定模块36,用于根据第一组标定参数和第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数。雷达标定模块37,用于根据任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
本实施例提供的激光雷达标定装置可以执行图3所示方法实施例的技术方案,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
进一步地,本实施例提供的激光雷达标定装置还包括以下技术方案。
进一步地,点云数据获取模块31,具体用于获取各激光雷达中每个扫描线对应的各扫描点的点云数据。
进一步地,第一组标定参数包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,各激光雷达相对于地面的安装高度;第二组标定参数包括:任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离,各激光雷达相对于静坐标系的航向角。
进一步地,方程组建立模块32,具体用于:针对每个激光雷达,根据对应的地面点云数据确定每个扫描线中M个扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量和实际返回距离;获取关于俯仰角和滚转角的第一变换矩阵;根据第一变换矩阵确定每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第一映射关系;获取关于安装高度的每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第二映射关系;针对各扫描点,根据扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量,第一映射关系、第二映射关系和实际返回距离建立关于第一组标定参数的方程组。
进一步地,第一参数求解模块33,具体用于采用拟牛顿算法对方程组进行求解,以获取第一组标定参数的最优解。将第一组标定参数的最优解确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
可选地,目标点包括两个,高精度定位装置先后设置在两个目标点位置处,相应地,信息获取模块34在获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息时,具体用于获取高精度定位装置设置在各目标点位置处的设备经纬度信息,将设备经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
可选地,目标点包括两个,目标点处设置目标物,相应地,信息获取模块34在获取高精度定位装置定位的目标点经纬度信息时,具体用于获取高精度定位装置对目标点对应的目标物定位的物体经纬度信息,将物体经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
进一步地,第二参数计算模块35,具体用于根据目标点经纬度信息和目标点坐标信息计算目标点到地心的距离。根据目标点经纬度信息,目标点坐标信息,目标点到地心的距离及激光雷达相对于地面的安装高度计算各激光雷达的经纬度信息。根据任意两个激光雷达的经纬度信息和目标点到地心的距离计算任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离。根据目标点经纬度信息,目标点坐标信息及目标点到地心的距离计算目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角。根据各激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角。将目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角与目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角的差值确定为激光雷达相对于静坐标系的航向角。
进一步地,参数确定模块36,具体用于根据激光雷达相对于地面的安装高度计算任意两个激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离。根据激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,滚转角及航向角构建激光雷达的姿态变换矩阵。根据任意两个激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵。根据任意两个激光雷达在静坐标系下X轴、Y轴和Z轴方向的相对距离和任意两个激光雷达中的第二激光雷达的姿态变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位置变换矩阵。根据姿态变换矩阵和位置变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵。
本实施例提供的激光雷达标定装置还可以执行图4,图6-图8所示方法实施例的技术方案,其实现原理和技术效果类似,此处不再赘述。
实施例五
图10为本发明实施例五提供的电子设备的结构示意图,如图10所示,该电子设备包括:存储器41,处理器42以及计算机程序。
其中,计算机程序存储在存储器41中,并被配置为由处理器42执行以实现本发明激光雷达标定方法实施例一或本发激光雷达标定方法实施例二中的方法。
相关说明可以对应参见图3、图4、图6至图8的步骤所对应的相关描述和效果进行理解,此处不做过多赘述。
其中,本实施例中,存储器41和处理器42通过总线43连接。
实施例六
本发明实施例六提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行以实现本发明激光雷达标定方法实施例一或本发激光雷达标定方法实施例二中的方法。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器,使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行,作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中,机器可读介质可以是有形的介质,其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备,或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
此外,虽然采用特定次序描绘了各操作,但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行,或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下,多任务和并行处理可能是有利的。同样地,虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节,但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地,在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题,但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反,上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
Claims (12)
1.一种激光雷达标定方法,其特征在于,应用于电子设备,所述电子设备与多个激光雷达、高精度定位装置通信,各激光雷达用于对地面和目标点进行扫描,所述高精度定位装置用于定位目标点的经纬度信息,所述方法包括:
获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;
根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;
对所述方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;
获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;
根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算所述激光雷达的第二组标定参数;
根据所述第一组标定参数和所述第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数;
根据所述任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取各激光雷达对应的地面点云数据,包括:
获取各激光雷达中每个扫描线对应的各扫描点的点云数据。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一组标定参数包括:各激光雷达相对于静坐标系的俯仰角和滚转角,各激光雷达相对于地面的安装高度;
所述第二组标定参数包括:任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离,各激光雷达相对于静坐标系的航向角。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组,包括:
针对每个激光雷达,根据对应的地面点云数据确定每个扫描线中M个扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量和实际返回距离,每个激光雷达的扫描线条数为N条;
获取关于所述俯仰角和所述滚转角的第一变换矩阵;
根据所述第一变换矩阵确定每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第一映射关系;
获取关于所述安装高度的每个扫描点对应的在激光雷达坐标系中方向向量和在静态坐标系中方向向量的第二映射关系;
针对各扫描点,根据所述扫描点在激光雷达坐标系中对应的方向向量,所述第一映射关系、所述第二映射关系和所述实际返回距离建立关于第一组标定参数的方程组。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述对所述方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数,包括:
采用拟牛顿算法对所述方程组进行求解,以获取第一组标定参数的最优解;
将所述第一组标定参数的最优解确定为对应激光雷达的第一组标定参数。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标点包括两个,所述高精度定位装置先后设置在两个目标点位置处,所述获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息,包括:
获取所述高精度定位装置设置在各目标点位置处的设备经纬度信息,将所述设备经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标点包括两个,所述目标点处设置目标物,所述获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息,包括:
获取所述高精度定位装置对目标点对应的目标物定位的物体经纬度信息,将所述物体经纬度信息确定为对应的目标点经纬度信息。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算所述激光雷达的第二组标定参数,包括:
根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算目标点到地心的距离;
根据所述目标点经纬度信息,所述目标点坐标信息,所述目标点到地心的距离及激光雷达相对于地面的安装高度计算各激光雷达的经纬度信息;
根据任意两个激光雷达的经纬度信息和目标点到地心的距离计算任意两个激光雷达在静坐标系下的X轴方向和Y轴方向的相对距离;
根据所述目标点经纬度信息,所述目标点坐标信息及目标点到地心的距离计算目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角;
根据各激光雷采集的目标点坐标信息计算目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角;
将目标点间的连线相对于静坐标系X轴的夹角与目标点间的连线相对于激光雷达坐标系X轴的夹角的差值确定为激光雷达相对于静坐标系的航向角。
9.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一组标定参数和所述第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数,包括:
根据激光雷达相对于地面的安装高度计算任意两个激光雷达在静坐标系下的Z轴方向的相对距离;
根据所述激光雷达相对于静坐标系的俯仰角,所述滚转角及所述航向角构建所述激光雷达的姿态变换矩阵;
根据任意两个激光雷达的姿态变换矩阵确定所述任意两个激光雷达间的姿态变换矩阵;
根据任意两个激光雷达在静坐标系下X轴、Y轴和Z轴方向的相对距离和所述任意两个激光雷达中的第二激光雷达的姿态变换矩阵确定所述任意两个激光雷达间的位置变换矩阵;
根据所述姿态变换矩阵和所述位置变换矩阵确定任意两个激光雷达间的位姿变换矩阵。
10.一种激光雷达标定装置,其特征在于,位于电子设备中,所述电子设备与多个激光雷达、高精度定位装置通信,各激光雷达用于对地面和目标点进行扫描,所述高精度定位装置用于定位目标点的经纬度信息,所述装置包括:
点云数据获取模块,用于获取各激光雷达对地面进行扫描后的地面点云数据;
方程组建立模块,用于根据每个激光雷达对应的地面点云数据,建立关于对应激光雷达的第一组标定参数方程组;
第一参数求解模块,用于对所述方程组进行求解,以获得对应激光雷达的第一组标定参数;
信息获取模块,用于获取所述高精度定位装置定位的目标点经纬度信息和各激光雷达采集的目标点坐标信息;
第二参数计算模块,用于根据所述目标点经纬度信息和所述目标点坐标信息计算所述激光雷达的第二组标定参数;
参数确定模块,用于根据所述第一组标定参数和所述第二组标定参数确定任意两个激光雷达间的标定参数;
雷达标定模块,用于根据所述任意两个激光雷达间的标定参数对对应的激光雷达进行标定。
11.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器,处理器以及计算机程序;
其中,所述计算机程序存储在所述存储器中,并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-9中任一项所述的方法。
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