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Analyse unterschiedlicher Positions­kombi­nationen zur intrinsischen und extrinsischen Kalibrierung eines Velodyne VLP-16

Dominik Ernst, Sören Vogel, Ingo Neumann, Hamza Alkhatib

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.

Schlüsselwörter: Laserscanner, LiDAR, Kalibrierung, Ausgleichung, Sensorfusion , Laser scanner, LiDAR, calibration, adjustment, sensor fusion
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