本發(fā)明涉及多傳感器融合?，尤其涉及一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、目前，依賴于多傳感器融合的感知系統(tǒng)已經(jīng)用于城市軌道交通場(chǎng)景中,隨著傳感器應(yīng)用的不斷增加，準(zhǔn)確估計(jì)各傳感器之間的外部參數(shù)的需求變得越來越重要，直接影響了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性和可靠性?，F(xiàn)有的跨傳感器的外部參數(shù)標(biāo)定方法大致分為基于傳統(tǒng)方法和基于深度學(xué)習(xí)方法兩大類。

2、基于深度學(xué)習(xí)的外部參數(shù)標(biāo)定方式，雖然能夠準(zhǔn)確標(biāo)定，但計(jì)算量大，需要大量的計(jì)算資源，傳統(tǒng)的標(biāo)定方法雖然計(jì)算量相對(duì)小，但需要大量的人力進(jìn)行手動(dòng)參數(shù)調(diào)整，這一過程不僅依賴于專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，而且在處理軌道交通中紋理重復(fù)或弱紋理場(chǎng)景（指的是物體表面缺乏明顯的紋理，或紋理模式復(fù)雜且模糊不清的場(chǎng)景）時(shí)，精確性較低，從而使得在不同環(huán)境下的應(yīng)用變得更加困難。因此，如何實(shí)現(xiàn)一種計(jì)算量相對(duì)小，精度高，且適用于軌道交通的激光雷達(dá)與相機(jī)外參自動(dòng)標(biāo)定的方法是目前亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法及裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，包括以下步驟。

3、確定相機(jī)拍攝的當(dāng)前環(huán)境對(duì)應(yīng)的軌道交通場(chǎng)景圖像中第一直線元素的2d直線方程。

4、計(jì)算所述2d直線方程中各點(diǎn)的深度信息，基于所述深度信息和所述2d直線方程，確定第一3d直線方程。

5、基于雷達(dá)掃描所述當(dāng)前環(huán)境中所述第一直線元素的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定第二3d直線方程。

6、對(duì)所述第一3d直線方程中的多個(gè)第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二3d直線方程中與各第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集中深度分別相同的第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集進(jìn)行配準(zhǔn)，得到相機(jī)和雷達(dá)間的外參矩陣。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，確定相機(jī)拍攝的當(dāng)前環(huán)境對(duì)應(yīng)的軌道交通場(chǎng)景圖像中第一直線元素的2d直線方程，包括以下步驟。

8、提取所述第一直線元素上的多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)；

9、基于多個(gè)所述關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)軌道交通場(chǎng)景圖像進(jìn)行透視變換，得到以第一直線元素為中心線的俯視圖；

10、對(duì)所述俯視圖進(jìn)行軌道交通場(chǎng)景圖像增強(qiáng)處理，提取所述第一直線元素上的目標(biāo)點(diǎn)集；

11、對(duì)所述目標(biāo)點(diǎn)集進(jìn)行擬合得到所述第一直線元素的2d直線方程。

12、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，對(duì)所述俯視圖進(jìn)行軌道交通場(chǎng)景圖像增強(qiáng)處理，提取第一直線元素上的目標(biāo)點(diǎn)集之后，對(duì)所述目標(biāo)點(diǎn)集進(jìn)行擬合得到所述第一直線元素的2d直線方程之前，還包括：采用滑動(dòng)窗口技術(shù)對(duì)所述第一直線元素上的目標(biāo)點(diǎn)集進(jìn)行聚類和平滑處理。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，所述第一直線元素為軌道，計(jì)算所述2d直線方程中各點(diǎn)的深度信息，包括以下步驟。

14、在兩條所述軌道上分別確定一個(gè)參考點(diǎn)，兩個(gè)所述參考點(diǎn)的連線垂直于軌道。

15、基于兩個(gè)參考點(diǎn)各自的2d坐標(biāo)、兩個(gè)參考點(diǎn)之間的實(shí)際距離和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，確定兩個(gè)參考點(diǎn)的深度信息，所述轉(zhuǎn)換矩陣為圖像坐標(biāo)系到相機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換矩陣。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，所述第一直線元素為軌道，基于雷達(dá)掃描所述當(dāng)前環(huán)境中所述第一直線元素的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定第二3d直線方程，包括以下步驟。

17、基于雷達(dá)掃描的整體點(diǎn)云的全局特征，識(shí)別出地面區(qū)域。

18、在地面區(qū)域內(nèi)，沿垂直于軌道的方向以一定查找步長(zhǎng)進(jìn)行查找，計(jì)算每個(gè)查找步長(zhǎng)內(nèi)的點(diǎn)云密度，找到點(diǎn)云密度極值點(diǎn)，所述查找步長(zhǎng)小于軌道寬度。

19、在所述軌道寬度的范圍內(nèi)，選擇點(diǎn)云密度和最高的兩個(gè)點(diǎn)，基于點(diǎn)云密度和最高的兩個(gè)點(diǎn)，確定軌道線區(qū)域。

20、獲取軌道線區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以得到軌道的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

21、對(duì)所述第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到所述第二3d直線方程。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，對(duì)所述第一3d直線方程中的多個(gè)第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二3d直線方程中與各第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集中深度分別相同的第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集進(jìn)行配準(zhǔn)，得到相機(jī)和雷達(dá)間的外參矩陣，包括以下步驟。

23、在預(yù)設(shè)深度范圍內(nèi)，每間隔一定的深度步長(zhǎng)，從所述第一3d直線方程中獲取所述第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集。

24、在所述預(yù)設(shè)深度范圍內(nèi)，每間隔相同的深度步長(zhǎng)，從所述第二3d直線方程中獲取所述第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集。

25、對(duì)所述第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集進(jìn)行配準(zhǔn)，以得到相機(jī)和雷達(dá)間的外參矩陣。

26、根據(jù)本發(fā)明提供的一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法，在對(duì)所述第一3d直線方程中的多個(gè)第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二3d直線方程中與各第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集中深度分別相同的第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集進(jìn)行配準(zhǔn)，得到相機(jī)和雷達(dá)間的外參矩陣之后，還包括以下步驟。

27、在相機(jī)拍攝當(dāng)前環(huán)境的軌道交通場(chǎng)景圖像中提取第二直線元素所在的目標(biāo)區(qū)域。

28、利用所述外參矩陣將所述目標(biāo)區(qū)域投影到雷達(dá)掃描的整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)中，以提取出所述第二直線元素的第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

29、對(duì)所述第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，以篩選出所述第二直線元素的有效第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

30、將所述有效第二點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過所述外參矩陣轉(zhuǎn)換為待對(duì)比區(qū)域圖像；

31、調(diào)整所述外參矩陣的角度和平移量，以減小所述待對(duì)比區(qū)域圖像與所述目標(biāo)區(qū)域的邊緣誤差，在所述邊緣誤差小于誤差閾值的情況下，輸出調(diào)整后的外參矩陣。

32、本發(fā)明還提供一種面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定裝置，包括以下模塊。

33、2d方程確定模塊，用于確定相機(jī)拍攝的當(dāng)前環(huán)境對(duì)應(yīng)的軌道交通場(chǎng)景圖像中第一直線元素的2d直線方程。

34、第一3d方程確定模塊，用于計(jì)算所述2d直線方程中各點(diǎn)的深度信息，基于所述深度信息和所述2d直線方程，確定第一3d直線方程。

35、第二3d方程確定模塊，用于基于雷達(dá)掃描所述當(dāng)前環(huán)境中所述第一直線元素的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定第二3d直線方程。

36、配準(zhǔn)模塊，用于對(duì)所述第一3d直線方程中的多個(gè)第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二3d直線方程中與各第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集中深度分別相同的第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集進(jìn)行配準(zhǔn)，得到相機(jī)和雷達(dá)間的外參矩陣。

37、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法。

38、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法。

39、本發(fā)明提供的面向軌道交通的傳感器外參標(biāo)定方法及裝置，通過確定相機(jī)拍攝的當(dāng)前環(huán)境對(duì)應(yīng)的軌道交通場(chǎng)景圖像中第一直線元素的2d直線方程，將2d直線方程轉(zhuǎn)換成第一3d直線方程，基于雷達(dá)掃描所述當(dāng)前環(huán)境中所述第一直線元素的第一點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確定第二3d直線方程，對(duì)所述第一3d直線方程中的多個(gè)第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二3d直線方程中與各第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集中深度分別相同的第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集進(jìn)行配準(zhǔn)，得到相機(jī)和雷達(dá)間的外參矩陣，本實(shí)施例中，由于軌道交通場(chǎng)景有較多的直線元素，基于直線元素的直線特征，直線元素在圖像和3d點(diǎn)云中能夠準(zhǔn)確地被識(shí)別和定位，從而能夠根據(jù)直線元素上的第一待配準(zhǔn)點(diǎn)集和第二待配準(zhǔn)點(diǎn)集實(shí)現(xiàn)高精度的相機(jī)和雷達(dá)之間的外參標(biāo)定，標(biāo)定得到的外參矩陣精度高，而且相對(duì)于深度學(xué)習(xí)的標(biāo)定方法，計(jì)算量小。