구형물체의 중심좌표를 이용한 VLP-16 라이다 센서와 비전 카메라 사이의 보정

Calibration of VLP-16 Lidar Sensor and Vision Cameras Using the Center Coordinates of a Spherical Object

전방향 3차원 라이다 센서와 비전 카메라는 자동차나 드론 등의 자율주행기술 개발에 활용되고 있다. 한편 라이다 센서와 카메라 좌표계 사이의 변환 관계를 보정하기 위한 기존의 기술들은 특수한 보정물체를 제작하거나 보정물체의 크기가 큰 단점이 있다. 본 논문에서는 한 개의 구형물체를 사용하여 두 센서 사이의 기하보정을 간편하게 구현하는 방법을 소개한다. 구형 물체의 3차원 거리정보에서 RANSAC으로 네 개의 3차원 점을 선택하여 구의 중심좌표를 계산하고, 카메라 영상에서 물체의 2차원 중심점을 구하여 두 센서를 보정하였다. 구는 다양한 각도에서 영상을 획득하여도 항상 원형의 형상을 유지하기 때문에 데이터 획득 시 유리한 장점이 있다. 본 논문에서 제안하는 방법으로 약 2픽셀의 투영오차의 결과를 얻었고, 기존의 방법과의 비교실험을 통하여 제안 기술의 성능을 분석하였다.

360 degree 3-dimensional lidar sensors and vision cameras are commonly used in the development of autonomous driving techniques for automobile, drone, etc. By the way, existing calibration techniques for obtaining th e external transformation of the lidar and the camera sensors have disadvantages in that special calibration objects are used or the object size is too large. In this paper, we introduce a simple calibration method between two sensors using a spherical object. We calculated the sphere center coordinates using four 3-D points selected by RANSAC of the range data of the sphere. The 2-dimensional coordinates of the object center in the camera image are also detected to calibrate the two sensors. Even when the range data is acquired from various angles, the image of the spherical object always maintains a circular shape. The proposed method results in about 2 pixel reprojection error, and the performance of the proposed technique is analyzed by comparing with the existing methods.