【标定】多源LiDAR传感器标定方法(含C++代码)

提供的代码是一种使用平面提取和匹配以及随后的Ceres Solver库优化转换的LiDAR标定方法的全面实现。这种方法用于对齐多个LiDAR传感器的数据,比如那些安装在车辆或机器人不同位置的传感器,以确保它们生成的点云在同一坐标系统中。

以下是对代码及其实现的标定方法的介绍:

利用平面匹配和优化进行LiDAR标定

在机器人和自动驾驶车辆领域,LiDAR传感器在环境感知中发挥着至关重要的作用。然而,当使用多个传感器时,它们的数据必须准确对齐,以创建周围环境的连贯表征。这段代码展示了一种用于校准多个LiDAR传感器的复杂方法,方法是通过识别并匹配它们各自点云中的几何平面。

过程从使用随机样本共识(RANSAC)算法从点云中提取平面开始。RANSAC识别出噪声数据中的主导平面,然后将其作为特征用于跨不同点云的匹配。每个平面由其模型系数表示,这些系数定义了其在空间中的方向和位置。

在平面提取之后,代码将基准LiDAR(参考)和其他LiDAR传感器之间的平面进行匹配。匹配基于平面方程的相似性,特别是法线向量之间的角度和到原点的距离。这一步骤至关重要,因为它建立了不同点云之间的对应关系。

一旦匹配完成,代码使用Ceres Solver——一个用于建模和解决大型复杂优化问题的开源C++库——来找到最佳转换(旋转和平移),以对齐匹配的平面。这个优化过程最小化了所有匹配对之间的点到平面距离,从而实现了点云的精确对齐。

优化后的转换参数,包括用于旋转的四元数和用于平移的向量,是这一校准过程的结果。这些参数随后可以应用到传感器数据中,将它们带入一个共同的坐标框架,允许进行综合分析和应用。

这种标定方法对噪声具有鲁棒性,可以是依赖于来自多个LiDAR传感器的精确空间信息的系统的重要组成部分。它特别适用于需要在复杂环境中进行高级任务的应用,如制图、导航和对象检测。

目录

算法框架

main.cpp

include/feature_extraction.h

include/registration.h

src/feature_extraction.cpp

src/registration.cpp

CMakeList.txt文件 

运行结果


算法框架

main.cpp

#include "feature_extraction.h"
#include "registration.h"
#include <pcl/visualization/pcl_visualizer.h>
#include <Eigen/Core>
#include <Eigen/Geometry>
#include <ceres/ceres.h>



using namespace pcl;
using namespace std;
namespace fs = boost::filesystem;

int main() {

    try {
        string baseDir = "/home/fairlee/lidar_calibrate_data/";
        auto planes_128 = extractPlanesFromCloud(baseDir + "128.pcd");
        auto planes_left = extractPlanesFromCloud(baseDir + "left.pcd");
        auto planes_right = extractPlanesFromCloud(baseDir + "right.pcd");

        //        visualizeAndPrintPlanes(planes_128, "cloud_128");
        //        visualizeAndPrintPlanes(planes_left, "cloud_left");
        //        visualizeAndPrintPlanes(planes_right, "cloud_right");
        auto matched_planes_left = matchP

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