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激光雷达与相机联合标定进展研究

导航定位学报 2024年第2期12卷 155-166页

作者：熊超乌萌刘宗毅卢传芳地理信息工程国家重点实验室西安710054 西安测绘研究所西安710054 西安航天天绘数据技术有限公司西安710100

针对激光雷达与相机标定精度会极大地影响定位初始化,融合定位算法对标定参数的准确性非常敏感,会严重降低融合定位算法的性能和可靠性等问题,提出一种激光雷达与相机联合标定分类方法:论述激光雷达与相机联合标定领域的最新的研究进展... 详细信息

针对激光雷达与相机标定精度会极大地影响定位初始化,融合定位算法对标定参数的准确性非常敏感,会严重降低融合定位算法的性能和可靠性等问题,提出一种激光雷达与相机联合标定分类方法:论述激光雷达与相机联合标定领域的最新的研究进展;重点分析和总结基于特征的标定方法、基于运动的标定方法、基于互信息的标定方法和基于深度学习的标定方法的突出研究成果;总结出4种标定方法的开源代码工具集,并对这4种标定方法的特点、标定精度和自动化程度进行分析比较;最后,展望激光雷达与相机联合标定研究的发展趋势。

关键词：激光雷达(LiDAR) 相机双目视觉棋盘格外参标定联合标定

基于单目相机和多线激光雷达的联合标定方法研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 137-146页

作者：代军李文波赵俊伟袁兴起王跃功李东方程晓琦花岛直彥河南理工大学河南省先进电子封装材料精密成形国际联合实验室河南焦作454000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000 平顶山平煤机煤矿机械装备有限公司河南平顶山467000 佛山科学技术学院机电工程与自动化学院广东佛山528225 室兰工业大学机器人与机械工程研究所日本室兰0500071

目的针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内... 详细信息

目的针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内参;然后在激光点云和图像中检测标定板的角点特征坐标,激光点云下的角点坐标由提取的标定板点云数据和其几何特征获得,通过拟合出的图形由上至下、由左至右确定图形顶点坐标及标定板行列数,可得到各角点坐标;相机角点特征坐标采用FAST角点检测,利用角点灰度信息确定角点坐标;根据点云检测特征点到图像投影误差构建目标函数,将外参求解转化为最小二乘问题;最后通过基于列文伯格-马夸尔特的非线性优化算法,迭代求解得到最优外参。结果最终平均标定投影误差为1.29像素,最大投影误差为2.46像素,最小投影误差为0.70像素,标准差为0.57像素。结论根据标定的外参将点云投影至图像上可知,标定结果较好,并将结果运用到实际场景下视觉和激光雷达融合的SLAM算法中,运动轨迹平滑且与地图保持高度一致,本文方法标定过程简单,不需要棋盘格的真实物理尺寸,满足使用要求。

关键词：多传感器融合单目相机激光雷达联合标定图像处理

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一种动态双模态线阵相机的联合标定方法

现代电子技术 2024年第5期47卷 148-154页

作者：王羚李金龙罗林高晓蓉西南交通大学物理科学与技术学院四川成都610031

在实际工业应用中,线阵相机在被测物体运动速度快、拍摄视场范围广以及精度要求高的场景下比面阵相机更具优势,并且将二维图像数据与三维点云数据相结合能使信息量更丰富,能更好地还原真实场景。为提高在工业应用场景下的双模态数据的... 详细信息

在实际工业应用中,线阵相机在被测物体运动速度快、拍摄视场范围广以及精度要求高的场景下比面阵相机更具优势,并且将二维图像数据与三维点云数据相结合能使信息量更丰富,能更好地还原真实场景。为提高在工业应用场景下的双模态数据的结合精度,提出一种动态双模态线阵相机的联合标定方法,该方法能实现简便快捷的2D线扫相机与3D线扫相机之间的联合标定。实验结果表明,该算法能以较小计算量实现高精度双模态双线扫相机的联合标定。

关键词：线阵相机联合标定双模态数据畸变校正二维图像三维点云

基于球面角点特征的鱼眼相机与激光雷达联合标定方法

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现代电子技术 2024年第13期47卷 102-107页

作者：高志远邢玉波肖尧史航解杨敏上海大学机电工程与自动化学院上海200444 上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室上海200444

针对鱼眼相机和激光雷达的联合标定问题,提出一种基于球面角点特征的鱼眼相机与激光雷达联合标定方法。首先利用静电斥力物理模型得到了均匀分布在球面上的点集,并以这些点集为生长点对球面进行Voronoi划分,得到了均匀的球面像素,实现... 详细信息

针对鱼眼相机和激光雷达的联合标定问题,提出一种基于球面角点特征的鱼眼相机与激光雷达联合标定方法。首先利用静电斥力物理模型得到了均匀分布在球面上的点集,并以这些点集为生长点对球面进行Voronoi划分,得到了均匀的球面像素,实现了鱼眼相机图像在球面上的均匀重采样;之后在球面上提取了鱼眼相机图像的角点特征,有效地避免了图像畸变带来的角点提取困难的问题;最后利用17组标定数据在球面上实现了鱼眼相机和激光雷达联合标定,在鱼眼图像上的重投影误差小于2个像素,并通过数据融合实验复现了真实场景中的彩色三维效果。

关键词：鱼眼相机激光雷达像素采样 Voronoi划分球面角点联合标定三维重建

非结构环境下异构视觉联合标定与目标定位方法研究

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非结构环境下异构视觉联合标定与目标定位方法研究

作者：刘天慧天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

随着工业自动化和智能化的快速发展,机器视觉凭借其高精度、高稳定性的优势,被广泛应用在各个领域,因此其作业环境也日趋复杂。在非结构环境下,视觉系统无法提前获取目标物的位姿信息,只能通过视觉主动感知周围动态环境,因此当视觉系统... 详细信息

随着工业自动化和智能化的快速发展,机器视觉凭借其高精度、高稳定性的优势,被广泛应用在各个领域,因此其作业环境也日趋复杂。在非结构环境下,视觉系统无法提前获取目标物的位姿信息,只能通过视觉主动感知周围动态环境,因此当视觉系统由两个规格参数一致的同构相机组成时,其可视范围易被障碍物遮挡,无法满足大视场下的目标识别与定位需求。针对以上问题,提出一种由场域相机和臂载相机构成的异构立体视觉系统,并在该系统下对联合标定与目标定位方法展开研究,旨在提高视觉系统在非结构环境下目标识别与定位的精确性。(1)设计并构建了异构立体视觉联合标定与目标定位平台。根据应用环境和系统功能需求,设计了异构立体视觉联合标定与目标定位方案,并阐述了异构立体视觉平台的总体架构。在此基础上进行硬件分析与选型,完成了异构立体视觉硬件平台的搭建,同时基于ROS开发了该平台的软件系统。(2)研究了异构立体视觉联合标定方法。首先通过图像预处理技术,将异构视觉系统获得的两种不同的图像信息进行统一处理;然后通过离线标定和手眼标定获得异构立体视觉联合标定参数,并在此基础上利用相机投影矩阵实现同名匹配点的水平对齐;最后通过离线标定和在线标定实验,验证了异构立体视觉联合标定方法的可行性,其平均重投影误差为0.29像素。(3)研究了异构立体视觉目标检测方法。首先通过对基于深度学习的目标检测算法进行分析,选择YOLOv5作为本文的目标检测算法;其次分析了YOLOv5目标检测算法的原理,并针对大视场中目标物尺寸较小、特征点不易区分的问题,提出了一种改进的YOLOv5目标检测算法,在骨干网络中增加了小目标检测层,并用CIo U损失函数替换了GIo U损失函数;最后通过与YOLOv5算法的对比实验,验证了改进的YOLOv5算法对小目标有更准确的检测和识别能力,m AP@.5提高了4.5%。(4)设计并完成了异构立体视觉目标定位实验。设计了目标匹配点坐标计算和目标尺寸测量两种实验,经过50次实验,验证了异构立体视觉系统目标检测与定位的有效性和准确性,目标匹配点坐标平均误差为2.15%,目标尺寸测量最大误差为7.1mm。

关键词：非结构环境异构立体视觉联合标定 YOLOv5 目标定位

基于手眼模型的自动驾驶毫米波和激光雷达联合标定研究

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中国汽车 2024年第1期 47-53页

作者：贯怀光李琛杨建森郭蓬张志国中汽研(天津)汽车工程研究院有限公司天津300300 中国汽车技术研究中心有限公司天津300300

为了提高自动驾驶汽车传感器的校准质量,增强自动驾驶系统对目标的精准感知能力,提出了基于手眼模型的毫米波和激光雷达联合标定方法。首先,利用毫米波雷达的内在结构特征建立数学模型,对毫米波和激光雷达传感器的外部参数进行精确计算... 详细信息

为了提高自动驾驶汽车传感器的校准质量,增强自动驾驶系统对目标的精准感知能力,提出了基于手眼模型的毫米波和激光雷达联合标定方法。首先,利用毫米波雷达的内在结构特征建立数学模型,对毫米波和激光雷达传感器的外部参数进行精确计算,确保在统一的世界坐标系中。然后利用手眼模型作为融合分析的基础,实现了毫米波和激光雷达的联合标定。最后,在自动驾驶小巴车平台上进行了标定试验,利用该标定系统得到标定结果的三维位姿关系,并验证了自动驾驶小巴车传感器数据的准确性。研究结果表明,该方法测距误差均值为0.01 m左右,传感器旋转角度可以精确到1°左右,可以满足汽车自动驾驶系统中雷达感知精度的要求。

关键词：手眼模型毫米波雷达激光雷达联合标定

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雷视融合自动联合标定方法研究

中国交通信息化 2024年第4期295卷 117-120,124页

作者：张成杨耿李钦梁俊威陈喜蔓熊骏深圳市金溢科技股份有限公司广东深圳518000 深圳信息职业技术学院广东深圳518000 广州智唯易才企业管理顾问有限公司广东广州510000 北京映翰通网络股份有限公司工业物联网研究院北京100000

本文以多传感器数据融合为分析对象,针对车路协同路侧感知应用需求,提出了一种毫米波雷达和摄像头在线自动联合标定方法,在镭视融合基础上实现对目标的准确识别与定位。本文介绍了在路侧场景下,毫米波雷达和视频传感器的时间同步和空间... 详细信息

本文以多传感器数据融合为分析对象,针对车路协同路侧感知应用需求,提出了一种毫米波雷达和摄像头在线自动联合标定方法,在镭视融合基础上实现对目标的准确识别与定位。本文介绍了在路侧场景下,毫米波雷达和视频传感器的时间同步和空间自动标定原理,并详细阐述了该方法在车路协同应用中的具体实现方式。通过实验证明,该在线自动联合标定方法能够提供精确、稳定的雷视融合结果,实现近端标定误差小于0.5米,远端标定误差小于2米的良好工程结果。

关键词：联合标定毫米波雷达车路协同机器视觉

基于激光雷达与RGB相机融合的玉米作物行检测算法研究

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农业机械学报 2024年

作者：江庆安东韩华宇刘京辉郭延超陈黎卿杨洋安徽农业大学工学院智能绿色农业装备安徽省联合共建学科重点实验室智能农业动力装备全国重点实验室

针对单一传感器在面对复杂田间环境适应性差的问题，本文提出了一种基于固态激光雷达与RGB相机融合的玉米作物行检测方法。首先，研究了固态激光雷达和RGB相机联合标定方法，同步获取玉米作物行图像和点云数据并进行数据预处理。然后，... 详细信息

针对单一传感器在面对复杂田间环境适应性差的问题，本文提出了一种基于固态激光雷达与RGB相机融合的玉米作物行检测方法。首先，研究了固态激光雷达和RGB相机联合标定方法，同步获取玉米作物行图像和点云数据并进行数据预处理。然后，将预处理后的图像数据和点云数据融合，实现点云“着色”，基于点云“着色”提出聚类感兴趣密度区域算法。利用“着色”点云完成聚类，并结合作物种植农艺标准（行距），分别验证点云信息和颜色信息的可用性，能够选择最优信息完成作物行感兴趣区域聚类。最后，通过划分点云水平条带的方式确定目标点云的特征点聚类区域，取作物行特征点，并利用最小二乘法拟合作物行检测线。仅需调整行距参数，算法可实现全生命周期的作物行检测，利用正常工况下玉米苗期、前期、中期和后期数据开展算法验证，作物行中心线平均误差小于1.781°，准确率大于92.69%，平均耗时不超过102.7ms。此外，为验证算法鲁棒性，开展了复杂农田背景环境，如高杂草背景、断行、苗期杂草高度与玉米高度相近以及玉米完全封行4种工况作物行检测，算法平均误差小于1.935°，准确率高于91.94%，平均耗时不超过108.3ms。通过讨论阐述了基于点云“着色”开展作物行中心线提取的优越性，本文算法可为作物行中心线可靠检测提供途径。

关键词：玉米作物行识别激光雷达相机联合标定点云“着色”

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台州滨海软黏土强度特性室内外联合标定

岩土力学 2023年第10期44卷 2851-2859页

作者：王宽君贾志远沈侃敏汤鄢中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 河海大学土木与交通学院江苏南京210098 浙江华东岩土勘察设计研究院有限公司海洋岩土工程勘察技术与装备浙江省工程研究中心浙江杭州310014

我国滨海地区广泛分布有低强度、高压缩性软黏土,其工程特性评价对工程建设影响极大。孔压静力触探(CPTU)对土体扰动小,是目前最常用的原位测试方法之一。但是CPTU测试成果需要通过解译才可实现对土体力学特性的评价,不同地区存在地区... 详细信息

我国滨海地区广泛分布有低强度、高压缩性软黏土,其工程特性评价对工程建设影响极大。孔压静力触探(CPTU)对土体扰动小,是目前最常用的原位测试方法之一。但是CPTU测试成果需要通过解译才可实现对土体力学特性的评价,不同地区存在地区特异性。针对台州滨海地区深厚软黏土场地,开展了孔压静力触探试验和室内试验,系统地研究了台州滨海软黏土的强度特征。基于重塑台州软黏土固结快剪试验,得到了台州软黏土的归一化强度与超固结比(OCR)的关系式,其应力历史及归一化土工程特性(SHANSEP)法经验系数a为0.226,经验系数b为0.761;标定得到了台州软黏土的CPTU触探因子Nkt的范围为10.23~16.88,总平均值为14.08;基于SHANSEP公式和Nkt法解译得到的土体不排水抗剪强度su,获取了台州软黏土的原位超固结比OCR连续剖面;并标定得到了不同地层的OCR解译经验系数k的范围为0.315~0.570,建议采用k=0.33对台州软黏土超固结比OCR进行解译。

关键词：软黏土孔压静力触探超固结比联合标定