激光测距仪与相机信息融合过程中位姿标定方法

王鹤; 李泽明

doi:doi:10.3788/IRLA202049.0413002

红外与激光工程, 2020, 49 (4): 0413002, 网络出版: 2020-05-27

激光测距仪与相机信息融合过程中位姿标定方法下载： 545次

Calibration method of laser range finder and camera in information fusion process

王鹤 ¹李泽明 ²

作者单位

¹ 航天东方红卫星有限公司，北京 100094

² 北京航天测控技术有限公司，北京 100041

图 & 表

图 1. (a) 激光测距仪和相机标定示意图，(b) 激光与相机坐标轴之间的角度

Fig. 1. (a) Laser range finder and camera calibration diagram, (b) Angle between laser and camera axes

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图 2. 方法1的示意图

Fig. 2. Schematic diagram of method 1

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图 3. 方法2的示意图

Fig. 3. Schematic diagram of method 2

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图 4. 激光光斑落在不同姿态的棋盘上

Fig. 4. Laser spot falls on the chessboard in different postures

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图 5. 不可见的激光光斑落在不同姿态的棋盘上

Fig. 5. Invisible laser spot falls on the chessboard in different postures

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图 6. 激光光斑的实际位置和计算位置的比较。 (a)红色矩形是通过方法1计算的位置; (b)蓝色矩形是通过方法2计算的位置

Fig. 6. Comparison of the actual position and calculated position of the laser spot. (a) Red rectangle is the position calculated by method 1; (b) Blue rectangle is the position calculated by method 2

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图 7. 方法1和方法2中不同数量的棋盘姿态的位置误差

Fig. 7. Position error of different number of checkerboard postures in methods 1 and 2

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图 8. 方法1（上）和方法2（下）的位置误差分布

Fig. 8. Position error distribution for method 1 (top) and method 2 (bottom)

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图 9. 方法1（黑色）和方法2（红色）的姿态数的坐标误差

Fig. 9. Coordinate error of the number of poses for method 1 (black) and method 2 (red)

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表 1棋盘平面的计算参数

Table1. Calculation parameters of the chessboard plane

Image\parameter	Parameter a	Parameter b	Parameterc	Parameter d
1	79.481 9	−92.458 2	−3 716.7	−1.382 9e07
2	−117.033 3	137.264 9	−3 671.3	−1.351 1e07
3	413.226 3	−1 092	−3 180	−1.147 5e07
4	1 145.8	−686.871 5	−3 032.5	−1.09 8e07
5	99.424 9	−1 394	−2 943.6	−1.06 18e07
6	−1 331.8	292.370 5	−3 152.1	−1.179 5e07

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表 2三种标定算法对比

Table2. Comparison of three calibration algorithms

	Existing algorithm	Method 1	Method 2
	(1.556,1.588)	(1.557,1.586)	(1.561,1.590)
	(0.04,−0.08,0.03)	(0.04,−0.07,0.04)	(0.06,−0.10,0.05)
Time/s	0.153	0.063	0.106

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王鹤, 李泽明. 激光测距仪与相机信息融合过程中位姿标定方法[J]. 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0413002. He Wang, Zeming Li. Calibration method of laser range finder and camera in information fusion process[J]. Infrared and Laser Engineering, 2020, 49(4): 0413002.

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图 1. (a) 激光测距仪和相机标定示意图，(b) 激光与相机坐标轴之间的角度

Fig. 1. (a) Laser range finder and camera calibration diagram, (b) Angle between laser and camera axes

图 2. 方法1的示意图

Fig. 2. Schematic diagram of method 1

图 3. 方法2的示意图

Fig. 3. Schematic diagram of method 2

图 4. 激光光斑落在不同姿态的棋盘上

Fig. 4. Laser spot falls on the chessboard in different postures

图 5. 不可见的激光光斑落在不同姿态的棋盘上

Fig. 5. Invisible laser spot falls on the chessboard in different postures

图 6. 激光光斑的实际位置和计算位置的比较。 (a)红色矩形是通过方法1计算的位置; (b)蓝色矩形是通过方法2计算的位置

Fig. 6. Comparison of the actual position and calculated position of the laser spot. (a) Red rectangle is the position calculated by method 1; (b) Blue rectangle is the position calculated by method 2

图 7. 方法1和方法2中不同数量的棋盘姿态的位置误差

Fig. 7. Position error of different number of checkerboard postures in methods 1 and 2

图 8. 方法1（上）和方法2（下）的位置误差分布

Fig. 8. Position error distribution for method 1 (top) and method 2 (bottom)

图 9. 方法1（黑色）和方法2（红色）的姿态数的坐标误差

Fig. 9. Coordinate error of the number of poses for method 1 (black) and method 2 (red)

表 1棋盘平面的计算参数

Table1. Calculation parameters of the chessboard plane

表 2三种标定算法对比

Table2. Comparison of three calibration algorithms

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图 1. (a) 激光测距仪和相机标定示意图 ，(b) 激光与相机坐标轴之间的角度

Fig. 1. (a) Laser range finder and camera calibration diagram, (b) Angle between laser and camera axes

图 2. 方法1的示意图

Fig. 2. Schematic diagram of method 1

图 3. 方法2的示意图

Fig. 3. Schematic diagram of method 2

图 4. 激光光斑落在不同姿态的棋盘上

Fig. 4. Laser spot falls on the chessboard in different postures

图 5. 不可见的激光光斑落在不同姿态的棋盘上

Fig. 5. Invisible laser spot falls on the chessboard in different postures

图 6. 激光光斑的实际位置和计算位置的比较。 (a)红色矩形是通过方法1计算的位置; (b)蓝色矩形是通过方法2计算的位置

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图 7. 方法1和方法2中不同数量的棋盘姿态的位置误差

Fig. 7. Position error of different number of checkerboard postures in methods 1 and 2

图 8. 方法1（上）和方法2（下）的位置误差分布

Fig. 8. Position error distribution for method 1 (top) and method 2 (bottom)

图 9. 方法1（黑色）和方法2（红色）的姿态数的坐标误差

Fig. 9. Coordinate error of the number of poses for method 1 (black) and method 2 (red)

表 1棋盘平面的计算参数

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表 2三种标定算法对比

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