CN112965047B

CN112965047B - 一种车辆多激光雷达标定方法、系统、终端及存储介质

Info

Publication number: CN112965047B
Application number: CN202110137784.2A
Authority: CN
Inventors: 桑迪; 邢庆涛; 粱辉; 田磊; 张俊; 刘子辉
Original assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Current assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2023-03-14
Anticipated expiration: 2041-02-01
Also published as: CN112965047A

Abstract

本发明提供一种车辆多激光雷达标定方法、系统、终端及存储介质，包括：将装有若干个激光雷达的车辆停放在平坦路面上,设置一个所述的激光雷达作为基准激光雷达，除基准雷达之外其他激光雷达作为待标定激光雷达；测量所述基准激光雷达与各个所述待标定激光雷达之间的点云；对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准；显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定。本发明在标定过程中可以通过手动输入初始标定参数实现手动微调；利用配准算法，快速实现所需要标定激光雷达与基准激光雷达的点云的快速匹配。

Description

一种车辆多激光雷达标定方法、系统、终端及存储介质

技术领域

本发明属于大数据服务平台技术领域，具体涉及一种车辆多激光雷达标定方法、系统、终端及存储介质。

背景技术

当前的大数据、物联网时代获得较多关注，无人驾驶也被广泛地认为是未来人工智能产品实现大面积落地应用的突破口，将是未来一个重要的发展方向，目前已经处在公开路测的阶段。

目前无人驾驶车辆主要通过激光雷达实现目标跟踪、位姿以及速度精确测量。为便于数据处理，必须将多个激光雷达统一标定到一个空间直角坐标系下，后期进行目标检测、输出数据进行目标检测等相关工作时，不至于将一个目标识别为多个目标，现在标定方法是先通过卷尺等测量两个激光雷达相对位置，再利用配准算法进行计算，在实际标定过程中，激光雷达角度不便于测量，会造成配准算法计算时间变长或误差过大，在无人驾驶车辆批量生产中会严重影响生产节拍。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种车辆多激光雷达标定方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题，ROS作为一种松耦合开源平台，广泛应用于无人驾驶中，本发明在ROS基础上，针对多个激光雷达之间标定精度和速度较高的要求，通过手动输入初始标定数据提供给配准算法，减少配准算法的迭代次数和错误迭代方向，提高标定计算速度和精度。

第一方面，本发明提供一种车辆多激光雷达标定方法，包括：

将装有若干个激光雷达的车辆停放在平坦路面上,设置一个所述的激光雷达作为基准激光雷达，除基准雷达之外其他激光雷达作为待标定激光雷达；

测量所述基准激光雷达与各个所述待标定激光雷达之间的点云；

对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准；

显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定。

进一步的，所述对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准，包括：

将标定参数转换为旋转矩阵，通过点云与旋转矩阵相乘实现手动调整待标定激光雷达点云的平移及旋转；

采用NDT配准算法输出待标定激光雷达手动调整后的点云和基准激光雷达的点云的位姿变换矩阵，并发布到Rviz平台。

进一步的，所述显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定，包括：

Rviz平台显示基准激光雷达点云、待标定激光雷达手动调整后的点云以及待标定激光雷达配准后的点云，并用不同颜色标识；

当待标定激光雷达手动调整后的点云与基准光雷达软件标定后的点云无明显偏移旋转和重影，则待标定激光雷达标定成功。

点云为激光雷达输出的数据，是激光雷达测得的环境中物体上某点的空间三维坐标值；

进一步的，所述标定参数为x坐标、y坐标、z坐标、滚转角、俯仰角和偏航角。

进一步的，所述偏航角为待测激光雷达与基准激光雷的相对角度。

进一步的，所述方法还包括：

将本次标定参数及手动调整参数保存，并拷贝到同一批次生产的车辆的激光雷达标定中。

第二方面，本发明提供一种车辆多激光雷达标定系统，包括：

雷达配置单元，配置用于设置一个所述的激光雷达作为基准激光雷达，除基准雷达之外其他激光雷达作为待标定激光雷达；

点云测量单元，配置用于测量所述基准激光雷达与各个所述待标定激光雷达之间的点云；

标定执行单元，配置用于对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准；

单元，配置用于显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定。

进一步的，所述系统还包括：

参数保存及沿用单元，配置用于将本次标定参数及手动调整参数保存，并沿用到同一批次生产的车辆的激光雷达标定中。

第三方面，提供一种终端，包括：

处理器、存储器，其中，

该存储器用于存储计算机程序，

该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的一种车辆多激光雷达标定方法、系统、终端及存储介质，在标定过程中可以通过手动输入初始标定参数实现手动微调，并配合配准算法进行运算，提高激光雷达标定的精度；利用配准算法，快速实现所需要标定激光雷达与基准激光雷达的点云的快速匹配；提供参数沿用，提高同批无人驾驶车辆的点云标定的速度。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

下面对本发明中出现的关键术语进行解释。

(一)图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为系统替换。

如图1所示，该方法包括：

步骤110，将装有若干个激光雷达的车辆停放在平坦路面上,设置一个所述的激光雷达作为基准激光雷达，除基准雷达之外其他激光雷达作为待标定激光雷达；

步骤120，测量所述基准激光雷达与各个所述待标定激光雷达之间的点云；

步骤130，对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准；

步骤140，显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定。

可选地，作为本发明一个实施例，所述对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准，包括：

可选地，作为本发明一个实施例，所述显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定，包括：

可选地，作为本发明一个实施例，所述标定参数为x坐标、y坐标、z坐标、滚转角、俯仰角和偏航角。

可选地，作为本发明一个实施例，所述偏航角为待测激光雷达与基准激光雷的相对角度。

可选地，作为本发明一个实施例，所述方法还包括：

为了便于对本发明的理解，下面以本发明一种车辆多激光雷达标定方法的原理，结合实施例中对标定参数进行调整的过程，对本发明提供的一种车辆多激光雷达标定方法做进一步的描述。

具体的，所述一种车辆多激光雷达标定方法包括：

(1)首先将装有数个激光雷达的车辆停放在平坦路面上且周围有物体的结构化或非结构化环境中，为方便叙述，实施例选择左前方激光雷达为基准激光雷达，其他雷达参数都标定到左前方激光雷达上，车辆的正前方为x正前方，车辆左方为y正前方，z轴垂直于x、y指向车辆正上方，滚转角、俯仰角和偏航角的方向符合笛卡尔右手坐标系定义；

(2)用卷尺实际测量或在车辆数模中，测量中前、右前、中后方的激光雷达与左前方激光雷达之间x、y、z距离；

(3)为方便描述，以右前方激光雷达作为要标定的激光雷达为例子进行标定方法描述。运行标定软件，点击标定软件右前方激光雷达在车辆上所在位置操作按键，即可显示右前方激光雷达的点云(此处点云数据是与标定参数相关，当标定参数变化时，显示的点云也会变化)；

(4)点击标定参数调整中的右前方激光雷达，即标定右前方激光雷达，

手动输入右前方激光雷达用卷尺或数模测得的x、y、z值，然后通过键盘上下键自动微调x、y、z，并调整滚转角、俯仰角和偏航角；将标定参数转换为旋转矩阵，通过点云数据与旋转矩阵相乘实现右前方手动调整激光雷达点云的平移及旋转；接收右前方的手动调整后的激光雷达数据及左前方的激光雷达数据，采用NDT等配准算法输出这两个激光雷达之间的位姿变换矩阵，同时输出右前方软件标定后的雷达点云并发布到rviz上；

此时会在rviz中显示左前方激光雷达点云、右前方激光雷达手动调整后的点云、右前方激光雷达软件标定后的点云，三个点云赋予不同颜色。通过人眼观察右前方与左前方激光雷达之间的点云，使其尽量重合，当观察到软件标定的右前方激光雷达与左前方的激光雷达点云重合时，将标定后的数据保存，右前方激光雷达标定结束；

(5)参照(3)-(4)可实现其他激光雷达的标定。

(6)保存的上次标定参数的下载，在车辆批量生产过程中，同一批车辆标定参数相差不大，通过此功能实现初始参数快速配置；点击参数保存将此次标定的数据存放到文件中，直接拷贝存入车辆配置文件中，通过上次标定数据的下载，在批量化生产中，可以提高标定的速度。

(二)该系统包括：

可选地，作为本发明一个实施例，所述系统还包括：

激光雷达点云显示界面：在ROS的rviz基础上配置，主要用来显示标定过程中的激光雷达点云的显示。

如图2示，本系统基于ROS，具体包括:

1、激光雷达点云显示界面：在ROS的rviz基础上配置，主要用来显示标定过程中的激光雷达点云的显示。

2、操作界面，包含以下5个方面：

(1)车辆标识模块：用来显示所需要标定的车辆的名称；

(2)参数输入模块：输入车辆的基本参数，用于区分不同尺寸的车辆；

(3)激光雷达显示模块：通过点击激光雷达所在位置按钮，即可在激光雷达点云显示界面中展示出所要显示的激光雷达点云；

(4)标定参数调整模块：选择所需要标定的激光雷达，通过调整位姿参数x、y、z、roll、pitch、y aw，将数据传给软件实现对所要标定的激光雷达点云移动和旋转；

(5)参数下载及保存模块：用于保存的上次标定参数的下载，在车辆批量生产过程中，同一批车辆标定参数相差不大，通过此功能实现初始参数快速配置；点击参数保存将此次标定的数据存放到文件中，直接拷贝存入车辆配置文件中。

图3为本发明实施例提供的一种终端系统300的结构示意图，该终端系统300可以用于执行本发明实施例提供的一种车辆多激光雷达标定方法，实现激光雷达数据的接入，读取手工输入的激光雷达相对位置数据，利用配准算法，快速实现所需要标定激光雷达与基准激光雷达的点云的快速匹配，最后输出到标定文档中。

其中，该终端系统300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。

处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC)组成，例如可以由单颗封装的IC所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。

通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。

本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(英文：read-only memory，简称：ROM)或随机存储记忆体(英文：random access memory，简称：RAM)等。

因此，本发明可同时处理多个激光雷达进行标定，实现键盘或者手动调整参数，实现点云的平移与旋转,为软件的配准算法提供初始值，有效解决了激光雷达之间点云配准时速度慢和精度低的问题，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中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中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元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，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元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单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种车辆多激光雷达标定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的车辆多激光雷达标定方法，其特征在于，所述对待标定的激光雷达手动输入标定参数并利用标定软件进行配准，包括：

3.根据权利要求1所述的车辆多激光雷达标定方法，其特征在于，所述显示配准后的点云的移动趋势，当所述待标定激光雷达的点云与基准激光雷达的点云无明显偏移旋转和重影时结束标定，包括：

当待标定激光雷达手动调整后的点云与基准光雷达软件标定后的点云无明显偏移旋转和重影，则待标定激光雷达标定成功；

点云为激光雷达输出的数据，是激光雷达测得的环境中物体上某点的空间三维坐标值。

4.根据权利要求1所述的车辆多激光雷达标定方法，其特征在于，所述标定参数为x坐标、y坐标、z坐标、滚转角、俯仰角和偏航角。

5.根据权利要求4所述的车辆多激光雷达标定方法，其特征在于，所述偏航角为待测激光雷达与基准激光雷的相对角度。

6.根据权利要求1所述的车辆多激光雷达标定方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.一种车辆多激光雷达标定系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的车辆多激光雷达标定系统，其特征在于，所述系统还包括：

9.一种终端，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储处理器的执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行权利要求1-6任一项所述的方法。

10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。