CN114279468B - 一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法 - Google Patents
一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114279468B CN114279468B CN202111663846.XA CN202111663846A CN114279468B CN 114279468 B CN114279468 B CN 114279468B CN 202111663846 A CN202111663846 A CN 202111663846A CN 114279468 B CN114279468 B CN 114279468B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calibration object
- displacement
- millimeter wave
- wave radar
- ground
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法,包括:建立毫米波雷达和视觉相机的坐标系,确定旋转角、位移量和动态标定物移动位置;根据所述旋转角、位移量和动态标定物移动位置采集毫米波雷达和视觉相机投影动态数据,采用统计分析的方法确定毫米波雷达相对视觉相机的旋转角和位移量。本发明一方面不需要精确的测量毫米波雷达和视觉相机的相对位置关系,不需要精密的距离和角度测量仪器,减少测量成本和标定难度;另一方面,采用统计分析的方法,在不同坐标系下,将旋转矩阵和位移向量的参数彼此间解耦并分别确定,与同时对多参数寻优的方法相比,简化了确定参数的运算过程,且收敛性更高。
Description
技术领域
本发明属于自动驾驶领域,特别涉及一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法。
背景技术
随着自动驾驶汽车的研究不断深入和产业化不断加快,目前智能车辆的控制算法已经比较成熟,从而提高了对智能汽车周围行人、车辆等环境感知数据输入的要求。解决途径之一是增加车辆传感器,这样就不得不进行传感器间的标定,将传感器数据进行匹配,为后续的识别和预测算法提供可靠的数据支撑。
对于毫米波雷达和视觉相机来说,其标定方法分为两种,一是利用坐标转化矩阵,将将视觉相机和雷达各自所在的坐标系转换到同一个基坐标系,在调整两者的相对位置;另一种方法是利用坐标转化矩阵,将雷达坐标系转换到视觉相机坐标系,在调整毫米波雷达相对视觉相机的相对位置。两种方法都对毫米波雷达和相机的安装精度和两者的位置测量精度要求很高,而且精度越高,转换矩阵就越容易收敛,就越容易标定毫米波雷达和视觉相机的数据;相反,安装精度越低,转换矩阵的参数越不容易收敛,就越不容易标定毫米波雷达和视觉相机的数据。所以,安装、测量精度和标定效果相矛盾,而高精度伴随高成本,这就给毫米波雷达与视觉相机的标定工作带来两难选择。
发明内容
本发明的目的在于利用动态标定物,采集毫米波雷达和视觉相机投影动态数据,采用统计分析的方法分步骤确定旋转角和位移,在不需要测量两者间相对位置的情况下,快速完成标定,并保证标定质量。
为实现上述目的,本发明提供了基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法,包括:
建立毫米波雷达和视觉相机的坐标系,确定旋转角、位移量和动态标定物移动位置;
根据所述旋转角、位移量和动态标定物移动位置采集毫米波雷达和视觉相机投影动态数据,采用统计分析的方法确定毫米波雷达相对视觉相机的旋转角和位移量。
可选的,建立毫米波雷达和视觉相机自身坐标系,确定旋转角-位移和标定物位置,包括:
分别以待标定平台上的毫米波雷达和视觉相机的各自中心位置为原点建立OcXcYcZc和OrXrYrZr坐标系;
调整标定物初始位置距地面的高度等于毫米波雷达距地面的高度,且其动态移动过程中与OcXcZc平面平行。
可选的,标定物沿OrYr方向从(xa,ya)至(xa,yb)往复移动,采集其特征点的位置信息,确定γ,包括:
将标定物沿OrYr方向从(xa,ya)至(xa,yb)往复移动,并在高度位于初始位置,采集标定物在雷达坐标系下的位置数据(xr,yr);
可选的,移动标定物到初始位置,调节其特征点到地面距离,确定α,包括:
将标定物固定在l=lα1处,改变标定物高度,从初始位置h处,以Δh为步长向上或向下移动;
记第一次检测到标定物信号时,标定物到地面的距离为hα0,记第一次丢失标定物信号时,标定物到地面的距离为hα1;
可选的,移动标定物到初始位置,调节其特征点到地面距离,确定β,包括:
将标定物固定在(xβ1,lβ1)处,改变标定物高度的初始位置h,调节标定物到地面的距离,从h处以Δh为步长向上或向下移动;
记第一次测得标定物信号时,标定物到地面的距离为hβ0,记第一次丢失标定物信号时,标定物到地面的距离为hβ1;
可选的,移动标定物到初始位置,采集像素坐标系下其特征点沿OiYi方向投影和到毫米波雷达的距离,确定z,包括:
将标定物固定在l=lz处,记录此时标定物上特征点在像素平面上沿OiYi方向投影yi0和毫米波雷达的距离为dz0;
改变标定物位置l=l(z+1),获得yi1和dz1;
可选的,移动标定物到初始位置,采集像素坐标系下其特征点和整体像素沿OiXi方向的投影,确定x,包括:
将标定物固定在l=lz处,记录此时标定物上特征点在像素平面上沿OiYi方向投影yi0和毫米波雷达的距离为dz0;
改变标定物位置l=l(z+1),获得yi1和dz1;
将标定物固定在l=lx处,将标定物整体轮廓通过N[xc,yc,zc]T,特征点通过N(M+L)[xr,yr,zr]T同时投影到像素坐标系,采集毫米波雷达沿OiXi方向的投影x1;
调整位移量Δx1,使x1位于标定物的像素投影OiXi方向中心,则此时所求位移量x=Δx1;
可选的,移动标定物到初始位置,采集像素坐标系下其特征点和整体像素沿OiYi方向的投影,确定y,包括:
将标定物固定在l=ly处,将标定物整体轮廓通过N[xc,yc,zc]T,特征点通过N(M+L)[xr,yr,zr]T同时投影投影到像素坐标系,采集毫米波雷达沿OiYi方向的投影y1;
调整位移量Δy1,使y1位于标定物的像素投影OiYi方向中心,则此时所求位移量y=Δy1;
本发明技术效果:本发明一方面不需要精确的测量毫米波雷达和视觉相机的相对位置关系,不需要精密的距离和角度测量仪器,减少测量成本和标定难度;另一方面,采用统计分析的方法,在不同坐标系下,将旋转矩阵和位移向量的参数彼此间解耦并分别确定,与同时对多参数寻优的方法相比,简化了确定参数的运算过程,且收敛性更高。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例一基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法的流程示意图;
图2为本发明实施例一毫米波雷达和视觉摄像头坐标系示意图;
图3为本发明实施例一待标定平台和标定物的位置的示意图;
图4为本发明实施例一标定物在像素平面的投影图;
其中,1、待标定平台;2、毫米波雷达;3、视觉相机;4、标定物。
具体实施方式
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是,在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行,并且,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1所示,本实施例中基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法,包括:
建立毫米波雷达和视觉相机的坐标系,确定旋转角、位移量和动态标定物移动位置;
根据所述旋转角、位移量和动态标定物移动位置采集毫米波雷达和视觉相机投影动态数据,采用统计分析的方法确定毫米波雷达相对视觉相机的旋转角和位移量。
步骤1、建立毫米波雷达和视觉相机自身坐标系,确定旋转角-位移和标定物位置;
步骤2、标定物沿OrYr方向从(xa,ya)至(xa,yb)往复移动,采集其特征点的位置信息,确定γ;
步骤3、移动标定物到初始位置,调节其特征点到地面距离,确定α;
步骤4、移动标定物到初始位置,调节其特征点到地面距离,确定β;
步骤5、移动标定物到初始位置,采集像素坐标系下其特征点沿OiYi方向投影和到毫米波雷达的距离,确定z;
步骤6、移动标定物到初始位置,采集像素坐标系下其特征点和整体像素沿OiXi方向的投影,确定x;
步骤7、移动标定物到初始位置,采集像素坐标系下其特征点和整体像素沿OiYi方向的投影,确定y。
步骤1包括:
步骤1.1:分别以待标定平台上的毫米波雷达和视觉相机的各自中心位置为原点建立OcXcYcZc和OrXrYrZr坐标系;
步骤1.3:调整标定物初始位置距地面的高度等于毫米波雷达距地面的高度,且其动态移动过程中与OcXcZc平面平行。
步骤2包括:
步骤2.1:将标定物沿OrYr方向从(xa,ya)至(xa,yb)往复移动,并在高度位于初始位置,采集标定物在雷达坐标系下的位置数据(xr,yr);
步骤3包括:
步骤3.1:将标定物固定在l=lα1处,改变标定物高度,从初始位置h处,以Δh为步长向上或向下移动;
步骤3.2:记第一次检测到标定物信号时,标定物到地面的距离为hα0,记第一次丢失标定物信号时,标定物到地面的距离为hα1;
步骤4包括:
步骤4.1:将标定物固定在(xβ1,lβ1)处,改变标定物高度的初始位置h,调节标定物到地面的距离,从h处以Δh为步长向上或向下移动;
步骤4.2:记第一次测得标定物信号时,标定物到地面的距离为hβ0,记第一次丢失标定物信号时,标定物到地面的距离为hβ1,;
步骤5包括:
步骤5.1:将标定物固定在l=lz处,记录此时标定物上特征点在像素平面上沿OiYi方向投影yi0和毫米波雷达的距离为dz0;
步骤5.2:改变标定物位置l=l(z+1),按照步骤5.1获得yi1和dz1;
步骤6包括:
步骤6.1:将标定物固定在l=lx处,将标定物整体轮廓通过N[xc,yc,zc]T,特征点通过N(M+L)[xr,yr,zr]T同时投影到像素坐标系,采集毫米波雷达沿OiXi方向的投影x1;
步骤6.2:调整位移量Δx1,使x1位于标定物的像素投影OiXi方向中心,则此时所求位移量x=Δx1;
步骤7包括:
步骤7.1:将标定物固定在l=ly处,将标定物整体轮廓通过N[xc,yc,zc]T,特征点通过N(M+L)[xr,yr,zr]T同时投影投影到像素坐标系,采集毫米波雷达沿OiYi方向的投影y1;
步骤7.2:调整位移量Δy1,使y1位于标定物的像素投影OiYi方向中心,则此时所求位移量y=Δy1;
如图2所示,其中OcZc和OrYr指向待标定运动平台正前方,OcYc和OrYc指向待标定运动平台正上方,OcXc指向待标定运动平台正右方,OcXr指向待标定运动平台正左方。α,β,γ分别为绕轴OrXr,OrYr,OrZr的旋转角,x,y,z分别为沿轴OrXr,OrYr,OrZr的位移量。
如图3所示,l指标定物距毫米波雷达的距离,a,b位置的横坐标一致,纵坐标不同;所谓的的标定物特征点需反应标定物到毫米波雷达的位置信息。
如图4所示,标定物沿OcZc方向移动,其在视觉相机的像素平面OiYi轴上的投影和到视觉相机的距离的比值为定值,利用标定物在不同位置的在像素平面的投影可以确定位移量z。
本发明一方面不需要精确的测量毫米波雷达和视觉相机的相对位置关系,不需要精密的距离和角度测量仪器,减少测量成本和标定难度;另一方面,采用统计分析的方法,在不同坐标系下,将旋转矩阵和位移向量的参数彼此间解耦并分别确定,与同时对多参数寻优的方法相比,简化了确定参数的运算过程,且收敛性更高。
以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (1)
1.一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法,其特征在于,
建立毫米波雷达和视觉相机的坐标系,确定旋转角、位移量和动态标定物移动位置;
其中,所述建立毫米波雷达和视觉相机的坐标系包括:分别以待标定平台上的毫米波雷达和视觉相机的各自中心位置为原点建立O c X c Y c Z c和O r X r Y r Z r坐标系;将O r X r Y r Z r坐标系通过旋转和位移转换到O c X c Y c Z c坐标系,确定毫米波雷达相对视觉相机的三个旋转角为,位移为x,y和z;调整标定物初始位置距地面的高度等于毫米波雷达距地面的高度,且其动态移动过程中与O c X c Z c平面平行;
根据所述旋转角、位移量和动态标定物移动位置采集毫米波雷达和视觉相机投影动态数据,采用统计分析的方法确定毫米波雷达相对视觉相机的旋转角和位移量;
将标定物沿OrYr方向从(x a,y a)至(x a,y b)往复移动,并在高度位于初始位置,采集标定物在雷达坐标系下的位置数据(x r,y r);
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111663846.XA CN114279468B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111663846.XA CN114279468B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114279468A CN114279468A (zh) | 2022-04-05 |
CN114279468B true CN114279468B (zh) | 2022-06-14 |
Family
ID=80879369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111663846.XA Active CN114279468B (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114279468B (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101698303A (zh) * | 2009-09-11 | 2010-04-28 | 大连理工大学 | 一种三维激光和单目视觉间的自动标定方法 |
CN109297510A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-02-01 | 百度在线网络技术(北京)有限公司 | 相对位姿标定方法、装置、设备及介质 |
CN109598765A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 浙江大学 | 基于球形标定物的单目相机与毫米波雷达外参联合标定方法 |
CN110390697A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-10-29 | 浙江大学 | 一种基于lm算法的毫米波雷达与摄像头联合标定方法 |
CN110568412A (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 康蒂-特米克微电子有限公司 | 用于校准传感器组件的方法 |
CN111815717A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-23 | 西北工业大学 | 一种多传感器融合外参联合半自主标定方法 |
CN112070841A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-12-11 | 北京中科原动力科技有限公司 | 一种毫米波雷达与摄像头快速联合标定方法 |
CN112907681A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-04 | 北京中科慧眼科技有限公司 | 基于毫米波雷达与双目相机的联合标定方法和系统 |
CN113359097A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-07 | 北京易航远智科技有限公司 | 一种毫米波雷达和相机联合标定的方法 |
WO2021223368A1 (zh) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 泉州装备制造研究所 | 基于视觉、激光雷达和毫米波雷达的目标检测方法 |
-
2021
- 2021-12-31 CN CN202111663846.XA patent/CN114279468B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101698303A (zh) * | 2009-09-11 | 2010-04-28 | 大连理工大学 | 一种三维激光和单目视觉间的自动标定方法 |
CN110568412A (zh) * | 2018-06-05 | 2019-12-13 | 康蒂-特米克微电子有限公司 | 用于校准传感器组件的方法 |
CN109297510A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-02-01 | 百度在线网络技术(北京)有限公司 | 相对位姿标定方法、装置、设备及介质 |
CN109598765A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 浙江大学 | 基于球形标定物的单目相机与毫米波雷达外参联合标定方法 |
CN110390697A (zh) * | 2019-07-11 | 2019-10-29 | 浙江大学 | 一种基于lm算法的毫米波雷达与摄像头联合标定方法 |
WO2021223368A1 (zh) * | 2020-05-08 | 2021-11-11 | 泉州装备制造研究所 | 基于视觉、激光雷达和毫米波雷达的目标检测方法 |
CN112070841A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-12-11 | 北京中科原动力科技有限公司 | 一种毫米波雷达与摄像头快速联合标定方法 |
CN111815717A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-23 | 西北工业大学 | 一种多传感器融合外参联合半自主标定方法 |
CN112907681A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-04 | 北京中科慧眼科技有限公司 | 基于毫米波雷达与双目相机的联合标定方法和系统 |
CN113359097A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-07 | 北京易航远智科技有限公司 | 一种毫米波雷达和相机联合标定的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114279468A (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6807287B1 (en) | Road profile prediction | |
CN113359097B (zh) | 一种毫米波雷达和相机联合标定的方法 | |
EP1536205A2 (en) | Surface scan measuring device and method of forming compensation table for scanning probe | |
CN110378202B (zh) | 一种基于鱼眼镜头的全方位行人碰撞预警方法 | |
CN112639510A (zh) | 用于识别雷达传感器中的角度测量误差的方法 | |
CN111243029B (zh) | 视觉传感器的标定方法以及装置 | |
CN112070841A (zh) | 一种毫米波雷达与摄像头快速联合标定方法 | |
CN108645375B (zh) | 一种用于车载双目系统快速车辆测距优化方法 | |
CN112258583B (zh) | 基于等畸变量分区的近景图像畸变标定方法 | |
CN110186372B (zh) | 三坐标测量机上的点激光测头光束方向标定方法 | |
KR20120053713A (ko) | 차량용 카메라의 제어 장치 및 방법 | |
US11977188B2 (en) | Method and device for calibrating a vehicle sensor | |
CN111830470B (zh) | 联合标定方法及装置、目标对象检测方法、系统及装置 | |
CN109212497A (zh) | 一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法 | |
CN101013065A (zh) | 一种基于像素频率的星敏感器高精度校准方法 | |
CN111738071B (zh) | 一种基于单目摄像机的运动变化的逆透视变换方法 | |
CN115079143B (zh) | 一种用于双桥转向矿卡的多雷达外参快速标定方法及装置 | |
CN114279468B (zh) | 一种基于统计分析的毫米波雷达与视觉相机动态标定方法 | |
CN110550067A (zh) | 列车车轮的测量方法及相关系统 | |
CN111538008A (zh) | 变换矩阵确定方法、系统及装置 | |
CN113340304A (zh) | 坡度提取方法及装置 | |
JP2023184572A (ja) | 電子機器、移動体、撮像装置、および電子機器の制御方法、プログラム、記憶媒体 | |
JPH0674761A (ja) | 距離測定装置 | |
US20220291390A1 (en) | Method and apparatus for tracking object using lidar sensor and recording medium storing program to execute the method | |
CN114994705A (zh) | 一种基于激光雷达角度校正的无人艇避障方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |