Калибровка взаимного расположения стереокамеры и трехмерного сканирующего лазерного дальномера

Abstract

В работе описан метод, позволяющий решать задачу определения взаимного положения многолучевого лидара и стереокамеры. Метод не накладывает никаких ограничений на место, в котором должна проводиться калибровка. Калибровка осуществляется с использованием калибровочного щита, который представляет собой плоский прямоугольник со специальными маркерами. Для калибровки используются трёхмерные соответствия. Вначале осуществляется поиск трёхмерных координат угловых точек калибровочного щита в системах координат камер стереопары, а также в системе координат лидара. Далее с помощью оптимизационных методов осуществляется вычисление параметров калибровки. Проведена серия виртуальных и натурных экспериментов, результаты которых показывают, что предложенный метод позволяет осуществить калибровку с точностью, сравнимой с погрешностью сенсоров. Предлагаемый метод позволяет улучшить точность калибровки за счёт одновременного использования информации с двух камер стереопары и подходит для лидаров как с низкой, так и с высокой плотностью точек.

The paper describes an approach that allows solving the problem of extrinsic calibration of a multi-beam lidar and a stereo camera. The approach does not impose any restrictions on the place in which calibration should be performed. Calibration is performed using a calibration board, which is a flat rectangle with special markers. Three-dimensional correspondences are used for calibration. First, a search for the three-dimensional coordinates of the corner points of the calibration board in the coordinate systems of the stereo pair cameras as well as in the coordinate system of the lidar is made. Next, using the optimization methods, calibration parameters are calculated. The results of a series of virtual and real experiments show that the algorithm allows the calibration to be performed with an accuracy comparable to that of sensors. The proposed approach allows one to improve the calibration accuracy due to the simultaneous use of information from two cameras of the stereo pair and is suitable for lidars with both the low and high point density.