Details
| Translated title of the contribution | Analysis of Different Combinations of Positions for the Intrinsic and Extrinsic Calibration of a Velodyne VLP-16 |
|---|---|
| Original language | German |
| Pages (from-to) | 244-252 |
| Number of pages | 9 |
| Journal | AVN Allgemeine Vermessungs-Nachrichten |
| Volume | 129 |
| Issue number | 6 |
| Publication status | Published - Dec 2022 |
Abstract
The usage of low-cost laser scanners increased steadily in recent years. Especially in areas like logistics or navigations, these sensors are invaluable for perception tasks. Kinematic multi-sensor systems (MSS) for efficient data acquisition require spatial referencing and time synchronization. This kind of extrinsic calibration for a laser scanner in a (kinematic) MSS can be done by a system calibration using object space information which uses reference geometries to determine the origin of the laser scanner frame. In this procedure, additional intrinsic parameters can be estimated. The results of the calibration depend on the calibration environment and the choice of positions of the system in the calibration environment. In this article, the procedure for the system calibration with respect to a platform coordinate system is shown using a real dataset acquired by a Velodyne VLP-16. In addition to the transformation parameters between the sensor-frame and the platform-frame, a distance offset is estimated. This is done using a plane representation, which enables to update the parameters from prior calibrations using a Gauß-Helmert model. This can reduce the effort to capture the calibration environment. Based on the results, different variants with different positions are compared against each other. Using an evaluation, it can be shown that a higher variation of positions leads to better results.
Keywords
- adjustment, calibration, Laser scanner, LiDAR, sensor fusion
ASJC Scopus subject areas
- Social Sciences(all)
- Geography, Planning and Development
- Engineering(all)
- Civil and Structural Engineering
- Earth and Planetary Sciences(all)
- Earth and Planetary Sciences (miscellaneous)
Cite this
- Standard
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- BibTeX
- RIS
In: AVN Allgemeine Vermessungs-Nachrichten, Vol. 129, No. 6, 12.2022, p. 244-252.
Research output: Contribution to journal › Article › Research › peer review
}
TY - JOUR
T1 - Analyse unterschiedlicher Positionskombinationen zur intrinsischen und extrinsischen Kalibrierung eines Velodyne VLP-16
AU - Ernst, Dominik
AU - Vogel, Sören
AU - Neumann, Ingo
AU - Alkhatib, Hamza
PY - 2022/12
Y1 - 2022/12
N2 - Die Nutzung von Low-Cost-Laserscannern nahm in den letzten Jahren stetig zu. Sie werden beispielsweise vielfältig im Bereich der Logistik und Navigation zur Umgebungserfassung eingesetzt. Die effiziente Datenerfassung mit kinematischen Multi-Sensor-Systemen (MSS) benötigt für den Einsatz aber ein kalibriertes und synchronisiertes System. Diese extrinsische Kalibrierung für Laserscanner in einem (kinematischen) MSS kann durch ein Objektraum-basiertes Verfahren zur Systemkalibrierung realisiert werden. Dabei werden Referenzgeometrien verwendet, um von den Messungen des Sensors auf den Ursprung des Sensorkoordinatensystems zu schließen. Im Zuge dieser Kalibrierung können auch intrinsische Parameter des Laserscanners mitgeschätzt werden. Die Ergebnisse der Kalibrierung sind dabei von der Kalibrierumgebung und von der Wahl der Positionen des Systems in der Kalibrierumgebung abhängig. In diesem Beitrag wird ein Systemkalibrierungsprozess in Bezug auf ein Plattformkoordinatensystem anhand von Echtdaten eines Velodyne VLP-16 gezeigt, bei dem neben der Bestimmung der Transformationsparameter zwischen dem Sensor und der Plattform auch eine Nullpunktkorrektur für die Streckenmessung bestimmt wird. Dabei wird eine Ebenenparametrisierung gewählt, welche die Aktualisierung der Ebenenparameter von vorherigen Kalibrierungen im Gauß-Helmert-Modell ermöglicht. Dadurch kann der Aufwand beim Einmessen der Kalibrierumgebung reduziert werden. Auf Grundlage der Ergebnisse werden unterschiedliche Varianten, die sich durch die Wahl der Position des Systems in der Kalibrierumgebung unterscheiden, verglichen. Eine durchgeführte Evaluation zeigt, dass eine größere Variation in den Positionen zu besseren Ergebnissen führt.
AB - Die Nutzung von Low-Cost-Laserscannern nahm in den letzten Jahren stetig zu. Sie werden beispielsweise vielfältig im Bereich der Logistik und Navigation zur Umgebungserfassung eingesetzt. Die effiziente Datenerfassung mit kinematischen Multi-Sensor-Systemen (MSS) benötigt für den Einsatz aber ein kalibriertes und synchronisiertes System. Diese extrinsische Kalibrierung für Laserscanner in einem (kinematischen) MSS kann durch ein Objektraum-basiertes Verfahren zur Systemkalibrierung realisiert werden. Dabei werden Referenzgeometrien verwendet, um von den Messungen des Sensors auf den Ursprung des Sensorkoordinatensystems zu schließen. Im Zuge dieser Kalibrierung können auch intrinsische Parameter des Laserscanners mitgeschätzt werden. Die Ergebnisse der Kalibrierung sind dabei von der Kalibrierumgebung und von der Wahl der Positionen des Systems in der Kalibrierumgebung abhängig. In diesem Beitrag wird ein Systemkalibrierungsprozess in Bezug auf ein Plattformkoordinatensystem anhand von Echtdaten eines Velodyne VLP-16 gezeigt, bei dem neben der Bestimmung der Transformationsparameter zwischen dem Sensor und der Plattform auch eine Nullpunktkorrektur für die Streckenmessung bestimmt wird. Dabei wird eine Ebenenparametrisierung gewählt, welche die Aktualisierung der Ebenenparameter von vorherigen Kalibrierungen im Gauß-Helmert-Modell ermöglicht. Dadurch kann der Aufwand beim Einmessen der Kalibrierumgebung reduziert werden. Auf Grundlage der Ergebnisse werden unterschiedliche Varianten, die sich durch die Wahl der Position des Systems in der Kalibrierumgebung unterscheiden, verglichen. Eine durchgeführte Evaluation zeigt, dass eine größere Variation in den Positionen zu besseren Ergebnissen führt.
KW - Laserscanner
KW - LiDAR
KW - Kalibrierung
KW - Ausgleichung
KW - Sensorfusion
KW - adjustment
KW - calibration
KW - Laser scanner
KW - LiDAR
KW - sensor fusion
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85146443279&partnerID=8YFLogxK
M3 - Artikel
AN - SCOPUS:85146443279
VL - 129
SP - 244
EP - 252
JO - AVN Allgemeine Vermessungs-Nachrichten
JF - AVN Allgemeine Vermessungs-Nachrichten
SN - 0002-5968
IS - 6
ER -