【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于激光雷達，特別涉及一種由計算機實施的激光雷達點云延時誤差補償方法及計算機可讀介質，其用于激光點云坐標轉換、點云匹配和點云數據值補償計算。
技術介紹
1、激光雷達技術廣泛應用于自動駕駛、測繪、機器人導航等領域。激光雷達通過發射激光束并接收其反射信號來獲取目標物體的三維點云數據。其中激光雷達的測距時利用tof(timeofflight，飛行時間)原理，發射激光脈沖并測量其反射時間，計算與物體的距離。然而，由于激光雷達的接收和發射系統內部電路的設計，導致信號傳輸在電路上存在延時。該延時主要分為發射和接收兩部分：激光器發出信號到激光實際觸發的時間差δt1；接收時激光進入鏡頭并照射到接收器spad芯片上，在芯片上會產生光電反應并輸出數字信號，這些信號在芯片內部電路上的傳輸也會存在時間差δt2。上述的原因會導致每個像素用于距離估算的tof存在固定的延時，且每個像素的延時各不相同并與測量物體的距離無關。
2、由于固態雷達像素點較多，在目前現有的研究中，尚未有對固態激光雷達測距偏差值的校正方法。由于光速較大，即使很小的延時誤差，造成的激光雷達測距誤差也是不可忽略的。相關算法的缺失會限制固態激光雷達的應用和推廣。
3、因此，迫切需要一種能夠準確計算點云延時誤差補償值的方法，以提高激光點云測距的精度和可靠性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種激光雷達點云延時誤差補償方法及計算機可讀介質，其利用平面投影擬合的方法精確計算每個像素點的補償值，提高固態激光雷
2、為了實現上述目的，本專利技術提供一種激光雷達的點云延時誤差補償方法，包括：
3、步驟s1：利用待校正雷達對第一標定物采集以得到灰度圖，通過灰度圖確定其內參；
4、步驟s2：利用位置固定的待校正雷達和真值雷達分別采集同一第二標定物的各個特征點的灰度圖和點云信息，得到每個特征點在灰度圖中的二維坐標和在點云信息中的三維坐標；
5、步驟s3：根據各個特征點在灰度圖中的二維坐標和在點云信息中的三維坐標，求解得到外參矩陣；
6、步驟s4：利用待校正雷達和真值雷達同時對同一平面采集得到測量點云數據，并基于外參矩陣得到真值雷達的測量點云數據在待校正雷達的坐標系下的坐標；
7、步驟s5：根據真值雷達的測量點云數據在待校正雷達的坐標系下的坐標來擬合得到真值平面以及真值平面點云；
8、步驟s6：確定待校正雷達的測量點云數據在真值平面上的投影點坐標；
9、步驟s7：對于每一個待校正雷達的測量點云數據在真值平面上的投影點，將該投影點與真值平面點云進行匹配，根據匹配結果確定該投影點在待校正雷達中所對應的激光線束的真值點；
10、步驟s8：將待校正雷達的測量點云數據及對應的真值點的差值作為待校正雷達的點云延時偏差補償值。
11、在所述步驟s1中，所述第一標定物帶有棋盤格，所述灰度圖為棋盤格灰度圖，并采用張正友棋盤格標定法通過不同角度的棋盤格灰度圖確定待校正雷達的內參。
12、所述步驟s1具體包括：
13、步驟s11：提供一布置有棋盤格的第一標定物作為標定場景；
14、步驟s12：使用待校正雷達從不同角度對準第一標定物并拍攝得到棋盤格灰度圖，待校正雷達拍攝得到的棋盤格灰度圖的灰度值是對應于背景光的噪聲值信息；
15、步驟s13：通過不同角度的棋盤格灰度圖確定待校正雷達的內參。
16、所述步驟s2具體包括：
17、步驟s21：固定待校正雷達和真值雷達的相對位置，使其照射同一個第二標定物，第二標定物上布置有多個特征點；
18、步驟s22：利用待校正雷達采集灰度圖，同時利用真值雷達采集點云信息；
19、步驟s23：分別記錄標定每個特征點在灰度圖中的二維坐標(u,v)以及在點云信息中的三維坐標(xw,yw,zw)，從而實現特征點云匹配。
20、在所述步驟s1中，所述待校正雷達的內參為一內參矩陣k，所述內參矩陣k為：
21、
22、其中，fx和fy為待校正雷達的焦距，cx和cy是待校正雷達的成像平面的主點坐標；
23、在所述步驟s3中，所述外參矩陣t為
24、其中，rrel是真值雷達與待校正雷達之間的相對旋轉矩陣，其對應于真值雷達相對于待校正雷達的x、y、z三維坐標軸的旋轉角度，trel是真值雷達與待校正雷達之間的相對平移矩陣；
25、所述外參矩陣t滿足如下關系式：
26、
27、其中，t為外參矩陣，k為內參矩陣，為特征點在灰度圖中的二維坐標，為特征點在點云信息中的三維坐標，δ為噪聲；
28、在所述步驟s4中，真值雷達的測量點云數據在待校正雷達的坐標系下的坐標為
29、其中，為真值雷達的測量點云數據，t為外參矩陣。
30、所述外參矩陣t的值通過以下方式獲得：
31、利用內參矩陣以及各個特征點在灰度圖中的二維坐標和在點云信息中的三維坐標，通過構建非線性最小二乘問題，使目標函數最小化，得到外參矩陣的最優解t*。
32、在所述步驟s5中，使用隨機抽樣一致性算法，來擬合得到真值平面。
33、在所述步驟s5中，所述真值平面的空間方程為ax+by+cz+d＝0，a、b、c、d分別是第一、第二、第三、第四平面空間方程系數；
34、在所述步驟s6中，待校正雷達的測量點云數據在真值平面上的投影點坐標(xpro，ypro，zpro)為：
35、
36、
37、
38、其中，x1、y1、z1是待校正雷達的其中一個測量點云數據的三維坐標，a、b、c、d分別是第一、第二、第三、第四平面空間方程系數。
39、所述步驟s7具體包括：
40、步驟s71：對于每一個待校正雷達的測量點云數據在真值平面上的投影點，在真值平面點云中找到距離該投影點最近的點作為該投影點的候選匹配點，并確定各個投影點與其候選匹配點的距離distpoint2point；
41、步驟s72：對于每個投影點(xpro,ypro,zpro)，將該投影點與其候選匹配點的距離distpoint2point與一匹配距離閾值進行比較，根據比較結果確定該投影點在待校正雷達中所對應的激光線束的真值點(xtruth,ytruth,ztruth)；
42、其中，若投影點與其候選匹配點的距離distpoint2point小于一匹配距離閾值，則匹配成功，將對應的候選匹配點(xfit,yfit,zfit)作為該投影點在待校正雷達中所對應的激光線束的真值點(xtruth,ytruth,ztruth)；否則匹配失敗，將該投影點(xpro,ypro,zpro)作為該投影點在待校正雷達中所對應的激光線束的真值點(xtruth,ytruth,ztruth)。
4本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述第一標定物帶有棋盤格，所述灰度圖為棋盤格灰度圖，并采用張正友棋盤格標定法通過不同角度的棋盤格灰度圖確定待校正雷達的內參。
3.根據權利要求2所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：
4.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：
5.根據權利要求4所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟S1中，所述待校正雷達的內參為一內參矩陣K，所述內參矩陣K為：
6.根據權利要求5所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，所述外參矩陣T的值通過以下方式獲得：
7.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟S5中，使用隨機抽樣一致性算法，來擬合得到真值平面。
8.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，在所述
9.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，步驟S7具體包括：
10.一種計算機可讀介質，其上存儲有計算機指令，其特征在于，該計算機指令在被處理器執行時實現權利要求1-9之一所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法。
...【技術特征摘要】
1.一種激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述第一標定物帶有棋盤格，所述灰度圖為棋盤格灰度圖，并采用張正友棋盤格標定法通過不同角度的棋盤格灰度圖確定待校正雷達的內參。
3.根據權利要求2所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：
4.根據權利要求1所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，所述步驟s2具體包括：
5.根據權利要求4所述的激光雷達的點云延時誤差補償方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述待校正雷達的內參為一內參矩陣k，所述內參矩陣k為：
6.根據權利要求5所述的激光雷達...
【專利技術屬性】
技術研發人員：欒福強，王俊男，劉詩萌，張將紅，于飛，王棟杰，惠雨晨，李佳，
申請(專利權)人：華域汽車系統股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。