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坐标系激光雷达的工具箱

激光雷达传感器利用激光对周围环境进行三维扫描。通过向周围环境发射激光脉冲并捕获反射脉冲,传感器可以利用飞行时间原理测量其与环境中物体的距离。传感器将此信息存储为点云它是空间中3-D点的集合。

激光雷达传感器记录点云数据与本地坐标系,如传感器或自我车辆的坐标系,或在世界坐标系。

世界坐标系

世界坐标系是一个场景中所有车辆、传感器和物体的固定通用参照系。在多传感器系统中,每个传感器在自己的坐标系统中捕获数据。您可以使用世界坐标系统作为参考,将来自不同传感器的数据转换为单个坐标系统。

Lidar Toolbox™使用ISO 8855中定义的右手笛卡尔世界坐标系,其中x-轴在自我车辆运动方向上为正,则y-axis对于自我车辆的运动为正向左,并且z-轴从地面向上是正的。

传感器坐标系

一个传感器坐标系是特定传感器(如激光雷达传感器或摄像机)的一个局部,其原点位于传感器的中心。

激光雷达传感器通常测量物体到传感器的距离,并以点的形式收集信息。每个点都有这种形式的球坐标(r, Θ, Φ),你可以用它来计算xyz-点的坐标。

激光雷达坐标系

  • r点到原点的距离是多少

  • Φ方位角在XY从正方向测量的平面x设在

  • Θ仰角在YZ从正数测量的平面z设在

激光雷达传感器的安装位置和方向可以根据其预期应用而变化。

激光雷达传感器安装位置

水平安装用于自动驾驶应用的地面车辆,使传感器能够扫描和检测附近的物体和地形,用于障碍物躲避等应用。

垂直安装该传感器用于飞行器,能够扫描森林、平原和水体等大面积景观。垂直安装需要这些额外的参数来定义传感器的方向。

  • -围绕前后轴的旋转角度,即x传感器坐标系的-轴。

  • 球场-围绕左右轴的旋转角度,即y传感器坐标系的-轴。

  • 偏航-绕垂直轴旋转的角度,即z传感器坐标系的-轴。

滚,俯仰和偏航角度

坐标系变换

自动驾驶、采矿和水下导航等应用都使用多传感器系统,以更全面地了解周围环境。由于每个传感器都在其各自的坐标系中捕获数据,为了在这样的设置中融合来自不同传感器的数据,必须定义一个参考坐标系,并将来自所有传感器的数据转换为参考坐标系坐标。

例如,您可以选择激光雷达传感器的坐标系作为您的参考系。要从激光雷达传感器数据创建参考坐标系坐标,必须通过将数据与激光雷达传感器的外部参数相乘来转换该数据。

要应用变换,必须将数据与激光雷达传感器的外部参数相乘。外部参数矩阵由平移向量和旋转矩阵组成。平移向量将所选参考系的原点转换为世界坐标系的原点,旋转矩阵将轴旋转到正确的方向。

激光雷达传感器和摄像机经常一起使用,以生成精确的三维场景扫描。有关激光雷达-相机数据融合的更多信息,请参见什么是激光雷达相机定标?

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