基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和ccd相機(jī)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法，在激光坐標(biāo)系中提取激光雷達(dá)掃描V型靶標(biāo)的點(diǎn)集信息，通過直線擬合求得靶標(biāo)兩個(gè)不同平面內(nèi)的直線的方向向量及交點(diǎn)坐標(biāo)；在相機(jī)坐標(biāo)系中利用CCD相機(jī)捕獲圖像，通過對(duì)圖像信息處理獲取靶標(biāo)平面方程和過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線的平面方程，建立激光雷達(dá)掃描的直線方程，進(jìn)一步得到直線的方向向量及交點(diǎn)坐標(biāo)；最后依據(jù)不同坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)直線方向向量及交點(diǎn)間的關(guān)系完成標(biāo)定。本發(fā)明不需要移動(dòng)標(biāo)定場(chǎng)景中的任何物體，一次即可完成所有標(biāo)定數(shù)據(jù)的采集，標(biāo)定效率大大提高；本發(fā)明直接獲取待標(biāo)定傳感器各自坐標(biāo)系下激光掃描靶標(biāo)平面的直線方向向量，在保證標(biāo)定精度的同時(shí)簡(jiǎn)化了標(biāo)定算法。
【專利說明】基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，涉及一種激光雷達(dá)與相機(jī)間標(biāo)定技術(shù)，尤其涉及一種基于傳感器坐標(biāo)系間直線方向向量約束關(guān)系的標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在計(jì)算機(jī)視覺研究領(lǐng)域，CCD相機(jī)能獲取環(huán)境中顏色、紋理等信息，便于對(duì)目標(biāo)物體的識(shí)別，但無法有效建立被觀察物準(zhǔn)確的幾何形狀信息。激光雷達(dá)可提供被測(cè)目標(biāo)的幾何形狀信息，卻缺乏環(huán)境顏色、紋理等描述。因此研究激光雷達(dá)和CXD相機(jī)的標(biāo)定，建立傳感器的融合模型實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的感知，具有重要研究意義。
[0003]張正友等較早在“2004IEEE/RSJ International Conference on IntelligentRobots and systems，，上發(fā)表的論文 “Extrinsic Calibration of a Camera and LaserRange Finder (improves camera calibration) ”中提出利用激光雷達(dá)掃描點(diǎn)在棋盤格標(biāo)定板上的約束關(guān)系，完成激光雷達(dá)和相機(jī)間的標(biāo)定，該方法需要至少五次采集棋盤格標(biāo)定板的數(shù)據(jù)，在標(biāo)定相機(jī)相對(duì)于標(biāo)定板的外部參數(shù)時(shí)存在的誤差直接影響該方法的標(biāo)定精度，最終仿真提供的標(biāo)定數(shù)據(jù)存在一定的誤差。申請(qǐng)?zhí)枮?01010223750.7的專利公開了一種單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法，該方法首先提取激光雷達(dá)掃描立方體標(biāo)定鍵的距離數(shù)據(jù)，分割標(biāo)定鍵兩個(gè)不同平面上的距離信息，分別對(duì)兩個(gè)面的數(shù)據(jù)進(jìn)行直線擬合，得到直線后計(jì)算直線交點(diǎn)坐標(biāo)，將此交點(diǎn)信息作為激光雷達(dá)坐標(biāo)系的虛擬控制點(diǎn)。然后，利用CCD相機(jī)可以直接成像激光雷達(dá)掃描點(diǎn)信息的特性，給CCD相機(jī)鏡頭加上紅外濾光片濾掉可見光，捕獲激光雷達(dá)掃描點(diǎn)紅外光成像圖像，提取圖像中標(biāo)定鍵兩個(gè)不同平面上激光雷達(dá)掃描線，得到掃描線交點(diǎn)坐標(biāo)，此交點(diǎn)坐標(biāo)即為激光雷達(dá)坐標(biāo)系中虛擬控制點(diǎn)投影到圖像中的坐標(biāo)。最后利用圖像坐標(biāo)與相機(jī)坐標(biāo)之間的約束關(guān)系，完成激光雷達(dá)與相機(jī)間的標(biāo)定。該方法不需要定位激光雷達(dá)點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，但需要采集至少四組標(biāo)定數(shù)據(jù)，在每次擬合直線提取對(duì)應(yīng)交點(diǎn)信息時(shí)均存在誤差，多次重復(fù)數(shù)據(jù)處理使最終標(biāo)定結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。
[0004]綜上所述，現(xiàn)有標(biāo)定方法或者需要精確估計(jì)激光雷達(dá)掃描點(diǎn)位置，數(shù)學(xué)算法較為復(fù)雜，標(biāo)定精度較低，或者需要采集多組標(biāo)定數(shù)據(jù)以獲得足夠的對(duì)應(yīng)交點(diǎn)信息，在獲取每組標(biāo)定數(shù)據(jù)時(shí)均產(chǎn)生誤差，致使最終標(biāo)定結(jié)果誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的標(biāo)定過程較為復(fù)雜，標(biāo)定精度較低的問題，本發(fā)明提出一種基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法，標(biāo)定場(chǎng)景如附圖2所示，在保證標(biāo)定精度的同時(shí)，有效減少了操作的復(fù)雜度，可快速實(shí)現(xiàn)整個(gè)標(biāo)定過程。
[0006]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0007]在激光坐標(biāo)系中，提取激光雷達(dá)掃描V型靶標(biāo)的點(diǎn)集信息，分割出作用于靶標(biāo)兩個(gè)不同平面的點(diǎn)集，分別做直線擬合，求得到的兩條直線的方向向量及交點(diǎn)坐標(biāo)；在相機(jī)坐標(biāo)系中，利用CCD相機(jī)捕獲圖像，通過對(duì)圖像信息的處理，獲取靶標(biāo)平面方程和過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線的平面方程，根據(jù)空間解析幾何中直線由兩平面相交確立的表述，建立激光雷達(dá)掃描的直線方程，進(jìn)一步得到直線的方向向量及交點(diǎn)坐標(biāo)；最后依據(jù)傳感器坐標(biāo)系間對(duì)應(yīng)直線方向向量間及對(duì)應(yīng)點(diǎn)的約束關(guān)系完成整個(gè)標(biāo)定。
[0008]1.構(gòu)建標(biāo)定場(chǎng)景
[0009]為了建立激光坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)計(jì)了如附圖2所示的標(biāo)定場(chǎng)景。用平整木板制作兩個(gè)B2尺寸的棋盤格標(biāo)定板，成α角擺放(80° ( α <150° )，構(gòu)成一個(gè)V型靶標(biāo)，標(biāo)定板的左、右兩個(gè)不同平面分別用F1和Fr表示。標(biāo)定時(shí)將激光雷達(dá)和相機(jī)置于靶標(biāo)前合適位置，使靶標(biāo)能夠被激光雷達(dá)掃描且相機(jī)能夠完整捕獲標(biāo)定場(chǎng)景，標(biāo)定過程在可見光較弱的環(huán)境中進(jìn)行，以保證相機(jī)能夠清晰地捕獲激光雷達(dá)掃描信息。
[0010]在該標(biāo)定場(chǎng)景中，激光雷達(dá)在掃描V型靶標(biāo)時(shí)，其掃描點(diǎn)會(huì)在靶標(biāo)的左、右平面分別形成一條掃描線。本發(fā)明將分別求取這兩條掃描線在激光雷達(dá)坐標(biāo)系和CCD相機(jī)坐標(biāo)系中的直線方程，并基于直線方程獲得直線的方向向量和交點(diǎn)坐標(biāo)，依據(jù)傳感器坐標(biāo)系間對(duì)應(yīng)直線方向向量間及對(duì)應(yīng)點(diǎn)的約束關(guān)系完成激光雷達(dá)與CCD相機(jī)間的標(biāo)定。
[0011 ] 2.獲取激光雷達(dá)和(XD相機(jī)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)
[0012]2.1獲取激光雷達(dá)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)
[0013]固定激光雷達(dá)位置，分別提取標(biāo)定場(chǎng)景中未擺放靶標(biāo)和擺放靶標(biāo)的兩個(gè)激光點(diǎn)集w和W。靶標(biāo)擺放前后，w和W在標(biāo)定板對(duì)應(yīng)角度上會(huì)產(chǎn)生比較大的變化，通過設(shè)定閾值δ可提取標(biāo)定板上的點(diǎn)z? Wb,取點(diǎn)z? Wb最左邊的點(diǎn)ΡΒ1，極大值點(diǎn)ΡΒ。和最右邊的點(diǎn)PBl.，基于激光雷達(dá)為逆時(shí)針掃描，確立Wta為Pb1到ΡΒ。間的點(diǎn)云，Wb1為Pta到ΡΒ。間的點(diǎn)云。 [0014]2.2獲取CXD相機(jī)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)
[0015]保持激光雷達(dá)和靶標(biāo)位置不變，將相機(jī)擺放在能夠獲取整個(gè)標(biāo)定場(chǎng)景的位置。保存包含和未包含激光雷達(dá)掃描信息的兩幅標(biāo)定場(chǎng)景圖像。
[0016]3.數(shù)據(jù)處理
[0017]3.1激光雷達(dá)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)處理
[0018]將激光雷達(dá)掃描靶標(biāo)兩個(gè)平面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)Wb1和Wta從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)為直角坐標(biāo)，利用線性最小二乘法擬合直線，激光雷達(dá)掃描面內(nèi)Z = 0，得激光坐標(biāo)系下激光雷達(dá)掃描靶標(biāo)兩個(gè)面的兩直線方程，計(jì)算兩直線的方向向量Su和Sb及交點(diǎn)Ml的坐標(biāo)。
[0019]3.2CXD相機(jī)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)處理
[0020]( I)求取相機(jī)坐標(biāo)系下靶標(biāo)平面方程
[0021]利用任意一副標(biāo)定場(chǎng)景圖像(兩幅圖像僅存在是否包含激光雷達(dá)掃描信息的區(qū)另|J，靶標(biāo)平面信息一致)，基于張正友標(biāo)定方法，提取圖像中棋盤格角點(diǎn)信息，利用圖像像素坐標(biāo)平面和相機(jī)坐標(biāo)平面之間的約束關(guān)系，求靶標(biāo)左、右平面的方程。
[0022](2)求過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線的平面方程
[0023]對(duì)兩幅標(biāo)定場(chǎng)景圖像做畸變校正、差分以及二值化處理，獲取一幅完整保留并突顯激光信息的圖像，對(duì)此圖像進(jìn)行Hough變換，提取響應(yīng)最大的兩條直線，獲得其圖像像素坐標(biāo)系下點(diǎn)斜式方程。
[0024]利用相機(jī)坐標(biāo)系與圖像平面像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的投影關(guān)系，得相機(jī)坐標(biāo)系下過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線平面的方程。
[0025](3)獲取激光雷達(dá)掃描線數(shù)據(jù)[0026]空間解析幾何中可由兩相交平面方程聯(lián)立表述一條空間直線方程，稱為空間直線的一般式方程。本發(fā)明在相機(jī)坐標(biāo)系下，激光雷達(dá)掃描信息同時(shí)屬于祀標(biāo)平面和過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線平面，基于此，將對(duì)應(yīng)靶標(biāo)平面方程和過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線平面方程聯(lián)立，即可獲得激光雷達(dá)掃描靶標(biāo)不同平面的兩條空間直線方程，進(jìn)而可以求得兩直線的方向向量Sa和Scr及交點(diǎn)Mc的坐標(biāo)。
[0027]4.求標(biāo)定參數(shù)
[0028]單線激光雷達(dá)與CCD相機(jī)間標(biāo)定，實(shí)際上就是確定兩個(gè)傳感器坐標(biāo)系間旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)的問題。旋轉(zhuǎn)關(guān)系可以用一個(gè)3X3的正交旋轉(zhuǎn)矩陣R表述，平移關(guān)系可以用一個(gè)3X1的平移向量T表述。
[0029]利用本發(fā)明提出的傳感器坐標(biāo)系間對(duì)應(yīng)直線方向向量約束關(guān)系和R自身的正交特性，計(jì)算出旋轉(zhuǎn)矩陣R。再利用傳感器坐標(biāo)系間對(duì)應(yīng)點(diǎn)的約束關(guān)系，求平移向量T。完成本發(fā)明的整體標(biāo)定過程。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì):
[0031]1.本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，有效提高了標(biāo)定效率。
[0032]現(xiàn)有標(biāo)定技術(shù)均需改變標(biāo)定場(chǎng)景，反復(fù)提取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)才能完成最終的標(biāo)定，例如，張正友等人的標(biāo)定方法在保持激光雷達(dá)-相機(jī)系統(tǒng)不動(dòng)的情況下，需要移動(dòng)棋盤格標(biāo)定板，采集至少五次棋盤格標(biāo)定板數(shù)據(jù)；申請(qǐng)?zhí)枮?01010223750.7的專利技術(shù)利用墻角作為立體標(biāo)定鍵，雖然簡(jiǎn)化了標(biāo)定鍵的制作，但為了獲得足夠的標(biāo)定數(shù)據(jù)，在墻角不可以移動(dòng)的情況下，需要整體移動(dòng)激光雷達(dá)-相機(jī)系統(tǒng)，采集至少四組標(biāo)定數(shù)據(jù)。本發(fā)明不需要移動(dòng)標(biāo)定場(chǎng)景中的任何物體，一次即可完成所有標(biāo)定數(shù)據(jù)的采集，使得標(biāo)定效率大大提高。
[0033]2.本發(fā)明在保證標(biāo)定精度的同時(shí)，簡(jiǎn)化了標(biāo)定算法。
[0034]申請(qǐng)?zhí)枮?01010223750.7的專利雖然對(duì)標(biāo)定算法進(jìn)行了簡(jiǎn)化，仍然不是直接基于激光雷達(dá)和相機(jī)兩個(gè)待標(biāo)定的傳感器之間建立約束關(guān)系，而是通過圖像坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系間的約束關(guān)系，間接建立待標(biāo)定傳感器間的約束關(guān)系，受所采用的算法限制，需要重復(fù)獲取多組標(biāo)定數(shù)據(jù)。該專利中已經(jīng)明確指出，在獲取每組數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的誤差是影響其標(biāo)定精度的主要原因。本發(fā)明提出利用向量關(guān)系建立坐標(biāo)系間的約束關(guān)系，空間向量自身包含三組對(duì)應(yīng)信息，可直接建立待標(biāo)定傳感器之間的約束關(guān)系。本發(fā)明直接獲取待標(biāo)定傳感器各自坐標(biāo)系下激光雷達(dá)掃描靶標(biāo)不同平面的直線方向向量，整個(gè)標(biāo)定過程建立的方程均是簡(jiǎn)單的多元一次數(shù)學(xué)方程，可直接求解，且求解精度高，不需要采用復(fù)雜的優(yōu)化算法對(duì)結(jié)果進(jìn)行二次優(yōu)化。本發(fā)明算法的誤差同樣來自于直線信息的獲取，但不會(huì)因?yàn)槎啻沃貜?fù)獲取數(shù)據(jù)使誤差累積放大，最終的標(biāo)定誤差小于現(xiàn)有技術(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明所涉及方法的流程圖；
[0036]圖2為標(biāo)定場(chǎng)景示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038]基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法流程圖如附圖1所示，具體包括以下幾個(gè)步驟:
[0039]步驟I，構(gòu)建標(biāo)定場(chǎng)景。
[0040]本發(fā)明需要在如附圖2所示特定標(biāo)定場(chǎng)景中提取激光和圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)建標(biāo)定場(chǎng)景的方法造價(jià)低廉且易于實(shí)現(xiàn)。具體步驟如下:
[0041]步驟1.1，用平整木板制作兩個(gè)B2尺寸的棋盤格標(biāo)定板，棋盤的間隔為44mm。
[0042]步驟1.2，將兩個(gè)標(biāo)定板成α角擺放(80° ( α <150° )，構(gòu)成一個(gè)V型靶標(biāo)，靶標(biāo)的左、右平面分別用F1和Fr表示。
[0043]步驟1.3，將激光雷達(dá)和相機(jī)置于靶標(biāo)前合適位置，使靶標(biāo)能夠被激光雷達(dá)掃描且相機(jī)能夠完整捕獲標(biāo)定場(chǎng)景。激光雷達(dá)在掃描V型靶標(biāo)時(shí)，其掃描點(diǎn)會(huì)在靶標(biāo)的左、右平面形成兩條掃描線，定義為相應(yīng)坐標(biāo)系下激光雷達(dá)掃描線的左直線和右直線，且兩直線交于一點(diǎn)，該交點(diǎn)在實(shí)際數(shù)據(jù)中不存在，是一個(gè)虛擬的點(diǎn)。
[0044]步驟2，獲取激光雷達(dá)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)。
[0045]步驟2.1，提取激光掃描點(diǎn)云。
[0046]固定激光雷達(dá)位置，分別提取標(biāo)定場(chǎng)景中未擺放靶標(biāo)和擺放靶標(biāo)的兩個(gè)激光點(diǎn)集w和W。靶標(biāo)擺放前后，w和W在標(biāo)定板對(duì)應(yīng)角度上的值會(huì)產(chǎn)生比較大的變化，通過設(shè)定閾值δ可提取標(biāo)定板上的點(diǎn)云WB，SP:
[W, \w-W\>5
[0047]Wb=I 丨`
[O, |w-1F| < ?5
[0048]步驟2.2，確定V型靶標(biāo)左右平面F1和Fr上的點(diǎn)云Wb1和WBr。
[0049]激光雷達(dá)掃描是逆時(shí)針進(jìn)行的，取點(diǎn)云Wb最左邊的點(diǎn)PB1，極大值點(diǎn)Pb。和最右邊的點(diǎn)PBl.，則Wta為Pb1到PB。間的點(diǎn)云，Wb1為Pta到PB。間的點(diǎn)云。
[0050]步驟2.3，根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)Wb1和WBr擬合直線。
[0051]將激光雷達(dá)掃描靶標(biāo)兩個(gè)平面F1和Fr的點(diǎn)云數(shù)據(jù)Wb1和Wto從極坐標(biāo)轉(zhuǎn)為直角坐標(biāo)，利用線性最小二乘法擬合直線，激光雷達(dá)掃描面為Z = 0，激光坐標(biāo)系下激光雷達(dá)掃描靶標(biāo)兩個(gè)面的兩直線方程分別為:
「00521 I Al,X + Buy + = 0i ^Lrx + BL.ry + = 0⑴
[Z = Q，[Z = Qyi>
[0053]步驟2.4,計(jì)算兩條直線的方向向量及交點(diǎn)坐標(biāo)。
[0054]由兩條直線一般式方程(I)中兩平面法向量的叉乘求得它們的方向向量811和\ ；聯(lián)立兩直線方程求得兩直線交點(diǎn)Ml的坐標(biāo)(xu yL, O)。
[0055]步驟3，獲取CXD相機(jī)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)。
[0056]步驟3.1，保持激光雷達(dá)位置不變，調(diào)整相機(jī)其能夠完整捕獲標(biāo)定場(chǎng)景。
[0057]步驟3.2，利用相機(jī)保存包含和未包含激光雷達(dá)掃描信息的兩幅標(biāo)定場(chǎng)景圖像。
[0058]步驟3.3，求相機(jī)坐標(biāo)系下靶標(biāo)左、右平面方程。
[0059]基于張正友標(biāo)定方法，提取任意一副標(biāo)定場(chǎng)景圖像中的棋盤格角點(diǎn)信息，利用圖像像素坐標(biāo)平面和相機(jī)坐標(biāo)平面之間的約束關(guān)系，求得靶標(biāo)左、右平面程為:
[0060]A1x+B1y+C1z+D1 = O (2)
[0061]Arx+Bry+Crz+Dr = O[0062]步驟3.4，求過原點(diǎn)與激光雷達(dá)掃描線的平面方程。
[0063]對(duì)兩幅標(biāo)定場(chǎng)景圖像做畸變校正、差分以及二值化處理，獲取一幅完整保留并突顯激光信息的圖像。對(duì)處理后的圖像進(jìn)行Hough變換，提取響應(yīng)最大的兩條直線，其圖像像素坐標(biāo)系下點(diǎn)斜式方程為:
[0064]y = a1x+b1 (3)
[0065]y = arx+br
[0066]相機(jī)坐標(biāo)系與圖像平面的像素點(diǎn)坐標(biāo)之間的投影關(guān)系為:
【權(quán)利要求】
1.基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I，構(gòu)建標(biāo)定場(chǎng)景； 步驟1.1，用平整木板制作兩個(gè)B2尺寸的棋盤格標(biāo)定板； 步驟1.2，將兩個(gè)標(biāo)定板成α角擺放，80° ( α <150°，構(gòu)成一個(gè)V型靶標(biāo)，靶標(biāo)的左、右平面分別用F1和Fr表示； 步驟1.3，將激光雷達(dá)和相機(jī)置于靶標(biāo)前合適位置，使靶標(biāo)能夠被激光雷達(dá)掃描且相機(jī)能夠完整捕獲標(biāo)定場(chǎng)景；激光雷達(dá)在掃描V型靶標(biāo)時(shí)，其掃描點(diǎn)會(huì)在靶標(biāo)的左、右平面形成兩條掃描線，定義為相應(yīng)坐標(biāo)系下激光雷達(dá)掃描線的左直線和右直線，且兩直線交于一點(diǎn)，該交點(diǎn)在實(shí)際數(shù)據(jù)中不存在，是一個(gè)虛擬的點(diǎn)； 步驟2，獲取激光雷達(dá)坐標(biāo)系數(shù)據(jù)； 步驟2.1，提取激光掃描點(diǎn)云； 固定激光雷達(dá)位置，分別提取標(biāo)定場(chǎng)景中未擺放靶標(biāo)和擺放靶標(biāo)的兩個(gè)激光點(diǎn)集w和W;靶標(biāo)擺放前后，w和W在標(biāo)定板對(duì)應(yīng)角度上的值會(huì)產(chǎn)生比較大的變化，通過設(shè)定閾值δ可提取標(biāo)定板上的點(diǎn)云WB，即:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟2.4和步驟3.6計(jì)算兩條直線的方向向量及交點(diǎn)坐標(biāo)的方法如下: 由兩條直線一般式方程中兩平面法向量的叉乘求得它們的方向向量； 聯(lián)立兩直線方程求得兩直線交點(diǎn)的坐標(biāo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于向量關(guān)系的單線激光雷達(dá)和CCD相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，所述步驟4求標(biāo)定參數(shù)的方法包括以下步驟: 步驟4.1,確定待標(biāo)定參數(shù)； 激光坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系為: Pc = RPl+T (7) 其中，Pl和P。分別為同一點(diǎn)在激光坐標(biāo)系和相機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；T為平移向量；尺為3X3的正交旋轉(zhuǎn)矩陣，滿足RRt = I，I為3X3單位方陣； 正交旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量T即為待標(biāo)定參數(shù)； 步驟4.2，求旋轉(zhuǎn)矩陣R ; 前述確定的不同坐標(biāo)系下靶標(biāo)不同平面的兩條直線的向量滿足:
Rsl1 = Scl (8)RsLr = sCr (9)聯(lián)立(8)、(9)和RRt = I可求得R ;步驟4.2，求平移向量T ;將兩條直線交點(diǎn) 和M。的坐標(biāo)以及R帶入(7)式可求得T。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103837869SQ201410065887
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】賈松敏, 王可, 徐濤, 李秀智, 楊愛林 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)