lidar、深度相机与imu的相对位姿标定

lidar、深度相机与imu的相对位姿标定

lidar、深度相机与imu的相对位姿标定是自动驾驶、机器人等领域中的关键任务，目的是将不同传感器的坐标系对齐，以便进行多传感器融合。本文将介绍其原理，并推荐一些常用的开源工具。

原理

如图所示，O1、O2为IMU的传感器或者旋转平台定义的坐标系统，O1经过T2 变换到O2；S1、S2为深度相机或激光lidar的坐标系，S1经过T1 变换到S2;其中T1为寻找两次观测同名点解算得到，T2为IMU的传感器，或者编码器测量得到。

首先根据几何关系很容易得到一下四个公式：

将(3)(4)代入(2)中，再将(1)代入得到：

所以重点是如何求解方程（5）中的X，这个问题可看成是求解最小二乘问题：

求解求使误差平方和达到极小的X。当然这个最小二乘问题也是比较容易求解的，我们可以做如下转化：

所以AY=0就属于齐次坐标的最小二乘问题，对A做SVD分解，就可以的得到Y。

开源工具推荐

相机和 LiDAR 的外参标定是自动驾驶、机器人等领域中的关键任务，目的是将相机和 LiDAR 的坐标系对齐，以便进行多传感器融合。以下是一些常用的开源工具和程序，用于相机和 LiDAR 的外参标定：

1. Autoware Calibration Tools

• 简介：Autoware 是一个开源的自动驾驶软件栈，提供了相机和 LiDAR 的外参标定工具。
• 特点：
• 支持多种传感器（相机、LiDAR、IMU 等）的外参标定。
• 提供了基于标定板的标定方法，适合车辆或机器人上的传感器标定。
• 与 Autoware 生态系统无缝集成，适合自动驾驶应用。
• GitHub 地址：Autoware Calibration Tools

2. LiDAR-Camera Calibration (Livox 标定工具)

• 简介：Livox 是一家 LiDAR 制造商，提供了相机和 LiDAR 外参标定的开源工具。
• 特点：
• 支持 Livox LiDAR 和相机的标定。
• 提供了基于棋盘格的标定方法，适合静态标定场景。
• 标定过程简单，适合快速标定。
• GitHub 地址：Livox LiDAR-Camera Calibration

3. Kalibr

• 简介：Kalibr 是一个用于多传感器标定的开源工具，支持相机、IMU、LiDAR 等传感器的标定。
• 特点：
• 支持相机和 LiDAR 的外参标定。
• 提供了基于标定板的标定方法，适合静态标定场景。
• 支持多传感器融合，适合复杂的传感器系统。
• GitHub 地址：Kalibr

4. OpenCalib

• 简介：OpenCalib 是一个多传感器标定工具包，支持相机、LiDAR、IMU 等传感器的标定。
• 特点：
• 提供了相机和 LiDAR 的外参标定工具。
• 支持基于棋盘格和自然特征的标定方法。
• 适合自动驾驶和机器人应用。
• GitHub 地址：OpenCalib

5. LIO-SAM (Lidar Inertial Odometry and Mapping)

• 简介：LIO-SAM 是一个基于 LiDAR 和 IMU 的 SLAM 系统，但也提供了相机和 LiDAR 的外参标定功能。
• 特点：
• 支持相机和 LiDAR 的外参标定。
• 基于 SLAM 的标定方法，适合动态标定场景。
• 适合需要实时标定的应用。
• GitHub 地址：LIO-SAM

6. ROS Camera-LiDAR Calibration

• 简介：ROS 提供了多种相机和 LiDAR 标定的工具包，适合在 ROS 生态系统中进行传感器标定。
• 特点：
• 支持基于棋盘格的标定方法。
• 提供了 ROS 节点，方便与其他 ROS 模块集成。
• 适合在 ROS 生态系统中进行多传感器融合。
• GitHub 地址：ROS Camera-LiDAR Calibration

7. CaliCam

• 简介：CaliCam 是一个基于深度学习的相机和 LiDAR 外参标定工具。
• 特点：
• 使用深度学习模型进行相机和 LiDAR 的外参标定。
• 适合复杂场景下的标定，无需标定板。
• 标定精度较高，适合高精度应用。
• GitHub 地址：CaliCam

8. ApolloCalibration

• 简介：Apollo 是百度开源的自动驾驶平台，提供了相机和 LiDAR 的外参标定工具。
• 特点：
• 支持多种传感器（相机、LiDAR、IMU 等）的外参标定。
• 提供了基于标定板的标定方法，适合车辆或机器人上的传感器标定。
• 与 Apollo 生态系统无缝集成，适合自动驾驶应用。
• GitHub 地址：ApolloCalibration

总结

• Autoware Calibration Tools：适合自动驾驶应用，支持多种传感器标定。
• Livox LiDAR-Camera Calibration：适合 Livox LiDAR 和相机的快速标定。
• Kalibr：适合多传感器标定，支持相机、IMU、LiDAR 等。
• OpenCalib：适合自动驾驶和机器人应用，支持多种标定方法。
• LIO-SAM：适合动态标定场景，基于 SLAM 的标定方法。
• ROS Camera-LiDAR Calibration：适合 ROS 生态系统，支持基于棋盘格的标定。
• CaliCam：基于深度学习的标定工具，适合复杂场景。
• ApolloCalibration：适合 Apollo 生态系统，支持多种传感器标定。

根据具体的应用场景和传感器类型，可以选择合适的开源工具进行相机和 LiDAR 的外参标定。