CN116071431A - 一种标定方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书提供的标定方法根据图像采集设备和雷达的安装位置，确定出雷达在图像采集设备的采集范围内的投影区域。在标志物与图像采集设备和/或雷达的相对位姿进行变化的过程中，采集多个相对位姿下标志物在图像中的标志物成像区域和雷达探测结果作为多组待定数据。在多组待定数据中，筛选满足指定条件的待定数据作为目标待定数据，对于每一个目标待定数据，若该目标待定数据中的标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分，则将该目标待定数据作为标定数据。根据得到的标定数据，对图像采集设备和雷达之间的映射关系进行标定。上述方法在采集数据时无需人工判断采集位置，简化了联合标定的流程，降低了联合标定工作的门槛。
Description
技术领域
本说明书涉及标定领域，尤其涉及一种标定方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
目前，无人技术正处于飞速发展的阶段，无人设备的使用率也越来越高。对于无人设备来说，传感设备是必不可少的。在实际应用中，单一传感设备能获取到的信息有限，所以无人设备通常要使用多个传感设备来完成工作。为了使无人设备能够更好地融合各传感设备采集到的数据，通常需要确定无人设备上的各传感设备之间的映射关系，也就是对各传感设备进行联合标定。例如，相机只能获取二维图像信息，却无法获取到距离；雷达只能获取到距离信息，却不能判断出目标的语义。如果将相机和雷达结合到一起，无人设备便能够通过图像与距离信息的结合得到对周围环境更可靠的描述。
现有技术在对相机和雷达进行联合标定时，需要利用标志物，在指定位置和姿态采集到相机和雷达足够数量的观测数据后，根据数据进行标定。其中，通常情况下雷达探测时所采用红外波段是无法被人眼观察到的，雷达采集到的数据也只能反映出采集位置到雷达处的距离，因此无法判断出雷达采集的目标，也就无法得知雷达是否和相机在对相同的目标进行采集。这导致在采集数据时，必须要对应的研发人员采用专业知识来进行采集位置的判断。
可见，现有技术在进行联合标定时，数据的采集需要对标定的技术原理有一定的理解才能够完成。换句话说，现有技术的联合标定中数据采集的工作有着较高的门槛。
发明内容
本说明书提供一种标定方法、装置、存储介质及电子设备，以部分的解决现有技术存在的上述问题。
本说明书采用下述技术方案：
本说明书提供了一种标定方法，包括：
获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置；
根据所述图像采集设备的安装位置和所述雷达的安装位置，确定所述雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域；
在多个相对位姿下，获得多组待定数据，其中，所述相对位姿包括所述标志物与所述图像采集设备和/或雷达间的相对位置，每组所述待定数据包括所述图像采集设备采集所述标志物的标志物成像区域和所述雷达探测对所述标志物的雷达探测结果；
在所述多组待定数据中，筛选满足指定条件的目标待定数据，作为标定数据，其中，所述指定条件包括：所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分；
根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
可选的，在所述多组待定数据中筛选满足指定条件的目标待定数据作为标定数据之前，还包括：
根据所述雷达和所述标志物的安装位置，确定所述雷达可探测到所述标志物的第二探测区域；
在所述多组待定数据中，筛选所述雷达探测结果在所述第二探测区域之内的待定数据，作为有效数据；
对应的，所述在所述多组待定数据中筛选满足指定条件的目标待定数据作为标定数据，包括：
在所述有效数据中筛选满足所述指定条件的有效数据作为所述标定数据。
可选的，所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分，包括：所述标志物成像区域完全覆盖所述投影区域。
可选的，所述标志物成像区域采用下述方法确定：
检测所述图像采集设备采集的标志物的图像中成像的角点，根据所述角点的位置确定所述标志物所在的区域，作为所述标志物成像区域。
可选的，根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定，具体包括：
根据所述标定数据对应的所述相对位姿，确定所述图像采集设备的坐标系下的所述标志物所在的平面；
根据所述标志物所在的平面和所述标定数据中的雷达探测结果，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
可选的，所述映射关系，具体包括：
在所述坐标系下，所述雷达在所述标志物上探测到的点相对于雷达自身的方向向量，所述方向向量用于表征所述图像采集设备与所述雷达间的旋转关系；
在所述坐标系下，所述图像采集设备到所述雷达的平移向量，所述平移向量用于表征所述图像采集设备与所述雷达间的位移关系。
可选的，所述雷达探测结果包含所述雷达探测到的所述标志物上的一个或多个探测点的位置，根据所述标志物所在的平面和所述标定数据中的雷达探测结果，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定，具体包括：
在所述坐标系下，以所述探测点的位置到所述标志物所在的平面的距离最小为优化目标，确定所述方向向量和所述平移向量。
本说明书提供了一种标定装置，所述装置包括：
获取模块，获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置；
确定模块，根据所述图像采集设备的安装位置和所述雷达的安装位置，确定所述雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域；
采集模块，在多个相对位姿下，获得多组待定数据，其中，所述相对位姿包括所述标志物与所述图像采集设备和/或雷达间的相对位置，每组所述待定数据包括所述图像采集设备采集所述标志物的标志物成像区域和所述雷达探测对所述标志物的雷达探测结果；
筛选模块，在所述多组待定数据中，筛选满足指定条件的目标待定数据，作为标定数据，其中，所述指定条件包括：所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分；
标定模块，根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
本说明书提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述标定方法。
本说明书提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述标定方法。
本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
本说明书提供的标定方法根据图像采集设备和雷达的安装位置，确定出雷达在图像采集设备的采集范围内的投影区域。在标志物与图像采集设备和/或雷达的相对位姿进行变化的过程中，采集多个相对位姿下标志物在图像中的标志物成像区域和雷达探测结果作为多组待定数据。在多组待定数据中，筛选满足指定条件的待定数据作为目标待定数据，对于每一个目标待定数据，若该目标待定数据中的标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分，则将该目标待定数据作为标定数据。根据得到的标定数据，对图像采集设备和雷达之间的映射关系进行标定。上述方法在采集数据时无需人工判断采集位置，简化了联合标定的流程，降低了联合标定工作的门槛。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：
图1为本说明书中一种标定方法的流程示意图；
图2为本说明书中雷达的第一探测区域在图像采集设备的采集范围内的投影区域的示意图；
图3A和图3B为本说明书中采用引导进度条引导操作人员改变标志物与图像采集设备和/或雷达之间的相对位姿的示意图；
图4为本说明书雷达的第一探测区域在图像采集设备的采集范围内的投影区域与标志物成像区域部分重合的示意图；
图5为本说明书中图像中标志物成像区域完全覆盖雷达的第一探测区域在图像采集设备的采集范围内的投影区域的示意图；
图6为本说明书中方向向量、平移向量与标志物平面上雷达探测到的点之间的关系的示意图；
图7为本说明书提供的一种标定装置的示意图；
图8为本说明书提供的对应于图1的电子设备示意图。
具体实施方式
无人设备在工作时，首先需要保证的就是对周围环境的精确感知。通常，无人设备依靠传感设备来感知周围的环境信息，且每一个传感设备只负责感应特定的外界信息。每一个传感设备单独提供的信息维度有限，无法给无人设备与周围的环境信息最一致的描述。因此，无人设备需要在获取到每个传感器提供的信息后，将所有信息整合，得到对外界的综合感知结果。为了保证综合感知结果的准确与可靠，对各传感设备的联合标定是必不可少的。
在本说明书实施例中，对各传感设备的联合标定，是指确定各传感设备间的相对位姿信息，从而使无人设备能够根据各传感设备间的相对位姿信息对各传感设备提供的外界信息进行整合，得到与周围环境信息最一致的综合感知结果。以无人设备上的图像采集设备和雷达为例，图像采集设备可以提供二维的图像信息，雷达可以提供到目标的距离信息，将两种信息相互结合，无人设备便能得到周围环境的准确图像与自身对各障碍物的距离。通过联合标定，即可实现上述功能。
图像采集设备和雷达的联合标定，需要让二者同时对同一个的标志物进行采集数据后，通过采集到的数据对图像采集设备和雷达进行联合标定。但雷达在探测时采用的波段为红外波段，人眼无法观察到，图像采集设备也无法捕捉到，因此很难判断雷达采集了什么位置的信息，这导致在采集数据时有着很大的难度。现有技术中，为了保证图像采集设备和雷达能够采集到相同目标的信息，需要对标定中所用到的技术原理有一定理解的专业人员去判断每个采集点的位置。可见，现有的联合标定技术有着很高的门槛。
本说明书提供的标定方法能够更简单地去判断图像采集设备和雷达是否同时对同一个的目标进行采集，有效降低了联合标定技术的门槛。
为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。
图1为本说明书中一种标定方法的流程示意图，具体包括以下步骤：
S100：获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置。
为了方便后续对数据的采集以及筛选，首先需要获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置。其中，标志物可以是棋盘格标定板、圆形网格标定板。标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置可以是预先设定的。
需要说明的是，本步骤中获取的标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置并非实际安装的最准确的位置。如果能够获取理想状态下标志物、图像采集设备以及雷达的绝对安装位置，那么便可以直接得到图像采集设备和雷达间精准的相对位置信息，也就不需要去计算了。事实上，在标志物、图像采集设备以及雷达的安装过程中，一定会不可避免的产生误差。因此，本步骤中获取的标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置是一个粗略的位置，起到的作用也仅限于后续步骤中的一些预估操作，只能保证大概的准确。
S102：根据所述图像采集设备的安装位置和所述雷达的安装位置，确定所述雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域。
正如上文所提到的，雷达在探测时所采用的红外波段是无法被图像采集设备捕捉到的，因此需要先确定出雷达的探测区域在图像采集设备所采集的图像中所形成的大概的投影区域，即雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域。通过雷达与标志物的安装位置可以确定雷达与标志物的粗略的相对位置，结合该粗略的相对位置、雷达的内外参数，可以得到雷达的第一探测区域。同样的，通过图像采集设备与雷达的安装位置可以确定图像采集设备与雷达粗略的相对位置，结合该粗略的相对位置、图像采集设备的内外参数以及上述雷达的第一探测区域，可以确定雷达的第一探测区域在图像采集设备的采集范围内的大概的投影区域。为了能够更清楚地说明上述内容，图2给出了雷达的第一探测区域在图像采集设备所的采集范围内的大概的投影区域的一种可能的情况，其中，矩形区域表示图像采集设备采集到的图像，圆形区域表示雷达的第一探测区域在所述图像中所在的大概的投影区域。
具体的，在获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置时，可以同时对标志物、图像采集设备以及雷达的安装偏差进行预估，也就是在安装过程中可能出现的误差。根据预估的安装偏差对雷达与标志物间的相对位置以及图像采集设备与雷达间的相对位置进行调整，结合调整后雷达与标志物的相对位置与雷达的内外参数，得到调整后雷达的第一探测区域；再根据调整后图像采集设备与雷达相对位置、图像采集设备的内外参数以及调整后雷达的第一探测区域，确定雷达的第一探测区域在图像采集设备的采集范围内的大概的投影区域。将安装中可能出现的偏差考虑进确定雷达的第一探测区域在图像采集设备的采集范围内的大概的投影区域的过程中，可以略微提升所述投影区域的准确度。
S104：在多个相对位姿下，获得多组待定数据，其中，所述相对位姿包括所述标志物与所述图像采集设备和/或雷达间的相对位置，每组所述待定数据包括所述图像采集设备采集所述标志物的标志物成像区域和所述雷达探测对所述标志物的雷达探测结果。
在采集数据的过程中，标志物与图像采集设备和/或雷达间的相对位姿会不断发生改变。具体的，相对位姿的改变可以是由标志物、图像采集设备以及雷达中的一个或两个以上物体的位姿发生了变化而引起的。
在一可选的实施例中，可以预先设定标志物与图像采集设备和/或雷达间的相对位姿的变化范围以及每次标志物与图像采集设备和/或雷达间的相对位姿发生变化时的变化量。标志物与图像采集设备和/或雷达间的相对位姿可以根据上述预先设定的变化范围与变化量进行变化。具体的，可以根据上述预先设定的变化范围与变化量引导工作人员改变标志物、图像采集设备以及雷达中的一个或两个以上物体的位姿。
举例来说，可以预先设定标志物的位姿变化是围绕x轴旋转进行变化，具体旋转角度在(-X°，X°)之间，每隔m°进行一次旋转；或是沿x轴延伸方向，在(-L，L)之间每隔距离n进行一次位移。其中，x轴可以是标志物的水平方向。执行时，可以在操作人员的终端上给出引导进度条，引导操作人员旋转或移动标志物，并给出反馈，引导进度条如图3A和图3B所示。其中，每一个空心方框代表一个待采集的位姿，当采集到该位姿的数据后，该方框被填充，圆点出现的位置代表正在采集的位姿，当一个位姿采集结束后，圆点顺移至下一个位姿。图3A中给出的引导进度条，表示对姿态进行变换时的引导进度条；图3B中给出的引导进度条，表示对位置进行变换时的引导进度条。值得一提的是，图3A和图3B中的引导进度条是可以同时显示在操作人员的终端上的，也就是同时引导并记录标志物的旋转和位移情况。此外，在实际应用中，通常会以标志物所在位置为原点，预先设定好各轴的方向，标志物可能会同时进行多个方向的旋转与位移，因此本说明书中的方法还可以同时给出两个以上的引导进度条，同时引导操作人员对标志物进行多个不同方向的旋转和移动，并在图中进行记录。综上，在实际应用中，可以根据需求给出一个或两个以上的引导进度条。
在实际应用中，当标志物与图像采集设备和/或雷达间的相对位姿超过一定的阈值时，图像采集设备和雷达很难采集到有效的数据。例如，在用棋盘格标定板对相机和雷达进行联合标定时，如果棋盘格标定板的法线与镜头光轴之间的夹角过大，会导致棋盘格标定板在相机图像中的投影面积非常小，并且雷达也有很大概率会打偏，探测不到标定板。在这种情况下得到的数据是无法拿来进行标定的，因此可以通过预设标志物与图像采集设备和/或雷达间的相对位姿的变化范围来一定程度上避免获取到无效数据，这里所述的变化范围就是上例中的(-X°，X°)与(-L，L)。
标志物与图像采集设备和/或雷达间每形成一个新的相对位姿，图像采集设备对标志物进行一次图像的采集，同时雷达对标志物进行一次探测。对于每一个不同的相对位姿，将图像采集设备对标志物采集到的图像和雷达对标志物的探测结果作为一个待定数据。
S106：在所述多组待定数据中，筛选满足指定条件的目标待定数据，作为标定数据，其中，所述指定条件包括：所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分。
正如上文中提到的，如果雷达探测到的点不在标志物上，那么其采集到的数据是无法作为标定数据来使用的。因此，为了确保雷达探测结果可以用来标定，需要对采集到的待定数据进行筛选。具体的，可获取每个待定数据中图像采集设备所采集的图像中标志物成像区域，如图4所示，其中，矩形区域表示图像采集设备采集到的图像，圆形区域表示在S102中得到的投影区域，平行四边形区域表示标志物成像区域，阴影部分表示所述投影区域和所述标志物成像区域的重合部分。将该标志物成像区域与S102中得到的投影区域进行对比，若二者至少有部分重合，则能够一定程度上确保雷达探测到标志物，得到可用的标定数据。
通常情况下，一个待定数据中的标志物成像区域与S102中得到的投影区域的重合部分占投影区域的比例越大，则该待定数据中雷达探测到标志物的概率也就越高。因此，可以对上述方案进一步做出调整。具体的，如果所述标志物成像区域完全覆盖所述投影区域，则将该待定数据作为标定数据。如图5所示，其中，矩形区域表示图像采集设备采集到的图像，圆形区域表示在S102中得到的投影区域，平行四边形区域表示标志物成像区域。当一个待定数据中的标志物成像区域完全覆盖S102中得到的投影区域时，雷达一定会打在标志物上，在这种情况下，基本可以保证获取到的每个数据都能够用于标定。
根据图像采集设备所采集到的图像可以得到标志物成像区域。具体的，检测所述图像采集设备采集的标志物的图像中成像的角点，根据所述角点的位置确定所述标志物所在的区域，作为所述标志物成像区域。通常情况下，用于标定的标志物不会选择过于复杂且无规则的形状，因此，确定图像中标志物所成的像的每一个角点的位置相对来说比较简单，且工作量较小。通过确定图像中每一个角点的位置，可以清楚地确定标志物的大小、形状，也就从而获得了标志物成像区域。其中，当图像为圆形时，也可检测其半径或直径，较为容易地确定标志物成像区域。
S108：根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
在本说明书所提到的联合标定中，标定得到的结果是图像采集设备与雷达之间的相对位姿。但在实际应用中，图像采集设备和雷达向无人设备传输的是图像和雷达探测结果，无人设备会根据雷达探测到的点位在图像采集设备所采集到的图像中的映射到的位置，也就是图像采集设备和雷达之间的映射关系来整合信息。但正如背景技术中提到的，图像采集设备和雷达之间的映射关系是无法直接获得的，只能通过联合标定的方法来获得。也就是说，得到图像采集设备与雷达之间的相对位姿是为了得到图像采集设备和雷达之间的映射关系所进行的必要环节。
现有技术在对所述图像采集设备和所述雷达进行联合标定时，没有办法捕捉到雷达探测所采用的红外波，因此很难判断出雷达探测到的点的具体位置，无法保证图像采集设备和雷达在同时对同一目标进行采集。每次进行联合标定时，都需要由专业人员来判断数据的每个采集点位，非常的费时费力。可以看出，现有的联合标定方法门槛较高，非专业人员很难独自完成。本说明书中的方法可以通过步骤S102确定雷达的探测区域在所述图像采集设备所采集的图像中所在的投影区域，通过步骤S106确定标志物在图像采集设备所采集到的图像中的标志物成像区域。若所述投影区域和所述标志物成像区域存在部分重合，即可一定程度上保证图像采集设备和雷达在同时对同一目标进行采集。并且，随着所述投影区域和所述标志物成像区域的重合部分在所述投影区域中的占比越大，图像采集设备和雷达在同时对同一目标进行采集的概率也会越高。由此，即可无需专业人员来对采集点位进行判断，在省时省力的同时，极大地降低了联合标定工作的门槛。
值得一提的是，在步骤S106，可以进一步增加筛选的条件以减少需要处理的数据量，使标定的流程效率更高。具体的，根据所述雷达和所述标志物的安装位置，确定所述雷达可探测到所述标志物的第二探测区域；在所述多组待定数据中，筛选所述雷达探测结果在所述第二探测区域之内的待定数据，作为有效数据；对应的，所述在所述多组待定数据中筛选满足指定条件的目标待定数据作为标定数据，包括：在所述有效数据中筛选满足所述指定条件的有效数据作为所述标定数据。
在采用如图1流程图中所述的方法完成对标定数据的采集，获得足够的标定数据后，即可根据得到的标定数据，对图像采集设备和雷达之间的映射关系进行标定。其中，图像采集设备和雷达之间的映射关系，指的是雷达探测到的点映射到图像采集设备所采集到的图像中时的对应关系。如上文中提到的，在确定了图像采集设备和雷达间的相对位姿关系后，自然能够确定像采集设备和雷达之间的映射关系。换句话说，此步骤的工作也就是标定图像采集设备和雷达间的相对位姿关系。由于标定得到的是实际中图像采集设备和雷达之间的相对位姿，因此可在图像采集设备坐标系中进行。其中，图像采集设备坐标系是以图像采集设备为中心的三维坐标系。
在这一步骤中，需要确定在图像采集设备坐标系下每个标定数据中标志物所在的平面。具体的，可根据所述标定数据对应的所述相对位姿，确定所述图像采集设备的坐标系下的所述标志物所在的平面。本领域技术人员应明白，当得知图像采集设备和标志物的相对位姿时，可以确定标志物上任意点在图像采集设备坐标系中的位置。因此，可以获取三个任意点的位置，根据三点确定一个平面，完全可以确定在图像采集设备坐标系下标志物所在的平面。
理论上，每一个标定数据中雷达探测到的点都应位于该标定数据中标志物所在的平面内。也就是说，针对每一个标定数据，该标定数据中雷达探测到的点到该标定数据中标志物所在的平面的距离应为零。但是，图像采集设备、雷达和标志物之间的安装位置是不可能没有任何误差的，即便在图1所示的过程中已经预估了安装位置的偏差，也不可能完全预估准确，因此，在如图1所示的采集标定数据的过程中，根据图像采集设备、雷达和标志物之间的安装位置所计算出的标志物所在的平面就已经引入了误差，雷达探测到的标志物上的点是不可能位于这个引入了误差的平面上的。因此本说明书中的方案，以每个标定数据中雷达探测到的点的位置到基于该标定数据所确定出的标志物所在的平面的距离最小为优化目标，对图像采集设备和雷达之间的映射关系进行优化。
本说明书实施例中图像采集设备和雷达之间的映射关系可采用方向向量和平移向量来表示。具体的，方向向量为：图像采集设备坐标系下，所述雷达在所述标志物上探测到的点相对于雷达自身的方向向量，所述方向向量用于表征图像采集设备与雷达间的旋转关系。平移向量为：图像采集设备坐标系下，所述图像采集设备到所述雷达的平移向量，所述平移向量用于表征图像采集设备与雷达间的位移关系。
在后续的过程中，优化方向向量和平移向量，就相当于优化图像采集设备和雷达之间的映射关系，以达到优化后的图像采集设备和雷达之间的映射关系可以使雷达探测到的点尽量位于标志物所在的平面上。雷达探测结果包含所述雷达探测到的所述标志物上的一个或多个探测点的位置，可根据所述标志物所在的平面和该标定数据中的雷达探测结果，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。具体的，可在所述坐标系下，以所述探测点的位置到所述标志物所在的平面的距离最小为优化目标，确定所述方向向量和所述平移向量。
下面将结合本说明书附图中图6对上述方案进行具体说明。在一个标定数据中，对于雷达探测到的标志物上的任意一点，都可以采用上文中提到的方向向量和平移向量来表示，如图6所示，其中D表示雷达在标志物上探测到的点P相对于雷达自身的方向向量，T表示图像采集设备到雷达的平移向量。而T+D即可表示出在图像采集设备坐标系下点n的具体位置，用(xp，yp，zp)表示P的具体位置。
在本步骤上述内容中，已经确定了标志物平面N。对于一个已知平面的平面方程，可以采用多种形式来表示，例如截距式、点法式、一般式、法线式，且各形式之间可以相互转换。在此步骤中，可以采用一般式表示，即：
Ax+By+Cz+D＝0
其中，A、B、C、D代表四个参数，均可通过标定数据进行确定；x、y、z代表三维坐标系下平面上任意一点的位置坐标。
如上文中提到的，如果雷达探测到的点P是位于标志物所在的平面N内的，那么该点P与该平面N之间一定满足Axp+Byp+Czp+D＝0。为了便于计算，将上述在图像采集设备坐标系下点P的具体位置取齐次坐标p(xp，yp，zp，1)。根据平面与在该平面上的点的关系，将每一个标定数据中的N和p代入下述方程中：
该方程的意义为，求解一组方向向量D、平移向量T，使得所有标定数据中|N·p|的值累加得到的值最小。其中，m表示标定数据的总个数，i表示当前式中的标定数据的序号。
上述方程中|N·p|所表示的即为一个标定数据中，雷达在标志物上探测到的点n到该标定数据中的标志物平面N的距离。在理想情况下，一个标定数据中雷达在标志物上探测到的点n到该标定数据中的标志物平面N的距离应为零。但根据上文中给出的论述，由于实际操作中误差的存在，雷达在标志物上探测到的点n到该标定数据中的标志物平面N的距离是不可能为零的。因此本说明书中的方案以该点的位置到基于该标定数据所确定出的标志物所在的平面的距离最小为优化目标，确定方向向量和平移向量，即确定图像采集设备和雷达之间的映射关系。
以上是本说明书提供的标定方法，基于同样的思路，本说明书还提供了相应的标定装置，如图7所示。
图7为本说明书提供的一种标定装置示意图，具体包括：
获取模块200，获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置；
确定模块202，根据所述图像采集设备的安装位置和所述雷达的安装位置，确定所述雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域；
采集模块204，在多个相对位姿下，获得多组待定数据，其中，所述相对位姿包括所述标志物与所述图像采集设备和/或雷达间的相对位置，每组所述待定数据包括所述图像采集设备采集所述标志物的标志物成像区域和所述雷达探测对所述标志物的雷达探测结果；
筛选模块206，在所述多组待定数据中，筛选满足指定条件的目标待定数据，作为标定数据，其中，所述指定条件包括：所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分；
标定模块208，根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
在一可选的实施例：
所述筛选模块206，根据所述雷达和所述标志物的安装位置，确定所述雷达可探测到所述标志物的第二探测区域；在所述多组待定数据中，筛选所述雷达探测结果在所述第二探测区域之内的待定数据，作为有效数据；对应的，所述在所述多组待定数据中筛选满足指定条件的目标待定数据作为标定数据，包括：在所述有效数据中筛选满足所述指定条件的有效数据作为所述标定数据。
在一可选的实施例：
所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分，包括：所述标志物成像区域完全覆盖所述投影区域。
在一可选的实施例：
所述筛选模块206，具体用于检测所述图像采集设备采集的标志物的图像中成像的角点，根据所述角点的位置确定所述标志物所在的区域，作为所述标志物成像区域。
在一可选的实施例：
所述标定模块208，具体用于根据所述标定数据对应的所述相对位姿，确定所述图像采集设备的坐标系下的所述标志物所在的平面；根据所述标志物所在的平面和所述标定数据中的雷达探测结果，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
在一可选的实施例：
所述映射关系，具体包括：在所述坐标系下，所述雷达在所述标志物上探测到的点相对于雷达自身的方向向量，所述方向向量用于表征所述图像采集设备与所述雷达间的旋转关系；在所述坐标系下，所述图像采集设备到所述雷达的平移向量，所述平移向量用于表征所述图像采集设备与所述雷达间的位移关系。
在一可选的实施例：
所述标定模块208，具体用于在所述坐标系下，以所述探测点的位置到所述标志物所在的平面的距离最小为优化目标，确定所述方向向量和所述平移向量。
本说明书还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有计算机程序，计算机程序可用于执行上述图1提供的标定方法。
本说明书还提供了图8所示的电子设备的示意结构图。如图8所述，在硬件层面，该电子驾驶设备包括处理器、内部总线、网络接口、内存以及非易失性存储器，当然还可能包括其他业务所需要的硬件。处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，以实现上述图1所述的标定方法。当然，除了软件实现方式之外，本说明书并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，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的部分说明即可。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种标定方法，其特征在于，包括：
获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置；
根据所述图像采集设备的安装位置和所述雷达的安装位置，确定所述雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域；
在多个相对位姿下，获得多组待定数据，其中，所述相对位姿包括所述标志物与所述图像采集设备和/或雷达间的相对位置，每组所述待定数据包括所述图像采集设备采集所述标志物的标志物成像区域和所述雷达探测对所述标志物的雷达探测结果；
在所述多组待定数据中，筛选满足指定条件的目标待定数据，作为标定数据，其中，所述指定条件包括：所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分；
根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述多组待定数据中筛选满足指定条件的目标待定数据作为标定数据之前，还包括：
根据所述雷达和所述标志物的安装位置，确定所述雷达可探测到所述标志物的第二探测区域；
在所述多组待定数据中，筛选所述雷达探测结果在所述第二探测区域之内的待定数据，作为有效数据；
对应的，所述在所述多组待定数据中筛选满足指定条件的目标待定数据作为标定数据，包括：
在所述有效数据中筛选满足所述指定条件的有效数据作为所述标定数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分，包括：所述标志物成像区域完全覆盖所述投影区域。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标志物成像区域采用下述方法确定：
检测所述图像采集设备采集的标志物的图像中成像的角点，根据所述角点的位置确定所述标志物所在的区域，作为所述标志物成像区域。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定，具体包括：
根据所述标定数据对应的所述相对位姿，确定所述图像采集设备的坐标系下的所述标志物所在的平面；
根据所述标志物所在的平面和所述标定数据中的雷达探测结果，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述映射关系，具体包括：
在所述坐标系下，所述雷达在所述标志物上探测到的点相对于雷达自身的方向向量，所述方向向量用于表征所述图像采集设备与所述雷达间的旋转关系；
在所述坐标系下，所述图像采集设备到所述雷达的平移向量，所述平移向量用于表征所述图像采集设备与所述雷达间的位移关系。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述雷达探测结果包含所述雷达探测到的所述标志物上的一个或多个探测点的位置，根据所述标志物所在的平面和所述标定数据中的雷达探测结果，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定，具体包括：
在所述坐标系下，以所述探测点的位置到所述标志物所在的平面的距离最小为优化目标，确定所述方向向量和所述平移向量。
8.一种标定装置，其特征在于，包括：
获取模块，获取标志物、图像采集设备以及雷达的安装位置；
确定模块，根据所述图像采集设备的安装位置和所述雷达的安装位置，确定所述雷达的第一探测区域在所述图像采集设备的采集范围内的投影区域；
采集模块，在多个相对位姿下，获得多组待定数据，其中，所述相对位姿包括所述标志物与所述图像采集设备和/或雷达间的相对位置，每组所述待定数据包括所述图像采集设备采集所述标志物的标志物成像区域和所述雷达探测对所述标志物的雷达探测结果；
筛选模块，在所述多组待定数据中，筛选满足指定条件的目标待定数据，作为标定数据，其中，所述指定条件包括：所述目标待定数据包括的所述标志物成像区域与所述投影区域具有重叠部分；
标定模块，根据所述标定数据，对所述图像采集设备和所述雷达之间的映射关系进行标定。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1～7任一项所述的方法。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1～7任一项所述的方法。
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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 | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230505 |