Determining the extrinsic parameter between multiple LiDARs and cameras is essential for autonomous robots, especially for solid-state LiDARs, where each LiDAR unit has a very small Field-of-View (FoV), and multiple units are often used collectively. The majority of extrinsic calibration methods are proposed for 360$^\circ$ mechanical spinning LiDARs where the FoV overlap with other LiDAR or camera sensors is assumed. Few research works have been focused on the calibration of small FoV LiDARs and cameras nor on the improvement of the calibration speed. In this work, we consider the problem of extrinsic calibration among small FoV LiDARs and cameras, with the aim to shorten the total calibration time and further improve the calibration precision. We first implement an adaptive voxelization technique in the extraction and matching of LiDAR feature points. Such a process could avoid the redundant creation of $k$-d trees in LiDAR extrinsic calibration and extract LiDAR feature points in a more reliable and fast manner than existing methods. We then formulate the multiple LiDAR extrinsic calibration into a LiDAR Bundle Adjustment (BA) problem. By deriving the cost function up to second-order, the solving time and precision of the non-linear least square problem are further boosted. Our proposed method has been verified on data collected in four targetless scenes and under two types of solid-state LiDARs with a completely different scanning pattern, density, and FoV. The robustness of our work has also been validated under eight initial setups, with each setup containing 100 independent trials. Compared with the state-of-the-art methods, our work has increased the calibration speed 15 times for LiDAR-LiDAR extrinsic calibration and 1.5 times for LiDAR-Camera extrinsic calibration (averaged result from 50 independent trials) while remaining accurate.


翻译:确定多个 LiDAR 和相机之间的外部参数对于自主机器人至关重要, 特别是对于固态的 LiDAR 来说, 特别是对于固态的 LiDAR 来说, 利DAR 单元有一个非常小的现场观察( FoV), 并且经常使用多个单元 。 大部分的外部校准方法是针对360$ ⁇ ccirc$ 机械旋转 LiDAR 的, 其中FOV 与其他 LiDAR 或相机传感器重叠 。 很少有研究工作侧重于校准小型 FOV LiDAR 和相机, 或者侧重于改进校准速度。 在这项工作中, 利DAR 单元每个单元的校准速度( 校准总校准时间) 。 我们首先在提取和匹配利DAR 设置时应用适应性的方法。 这一过程可以避免在LIDAR 的不连续的直径径径径直校校正中, 以更可靠和更快的方式提取LDAR 特征点 。 在目前的方法下, 将多种ARD 校准方法的校准 15 次校准, 校准了我们的校正 。

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