视觉感知系统标定（相机）_乘用车鱼眼相机标定

场景1：车道线检测&交通标志识别（前视单目/双目相机）

•核心需求：校正相机镜头畸变（径向、切向），确保图像中车道线、交通标志的几何形状和位置准 确。

•标定板类型：棋盘格标定板（Checkerboard域圆形网格标定板（Circle Grid）o ChArUco标定板 （Checkerboard + ArUco）在易遮挡场景（如雨雪泥渍）下鲁棒性更佳。

•尺寸规格：

。边长：1.2m × 1.2m （典型车载前视相机）

。格子数量：9列× 12行（或等效密度）

。格子/圆点直径：≈100mm

・为什么是这个尺寸？

。大尺寸（1.2m x 1.2m）：确保标定板能覆盖相机视野的60%以上。这是充分捕捉和校正图像边 缘畸变的必要条件。

。格子尺寸（100mm）：在典型工作距离（5-8m）下，格子尺寸需保证在图像中占据足够像素 （如＞15-20像素/格子边缘），以便算法精准提取角点/圆心。

・摆放规范：

。距离：置于车辆正前方5 - 8米处。此距离约等于相机镜头焦距的2倍，能提供良好的视场覆 盖和深度信息。

。角度：标定板平面需与车身纵轴线严格垂直（可用水平仪辅助）。任何倾斜都会引入标定误 差。

。高度：标定板中心高度应与相机光轴高度一致，通常在地面以上0.8 -1.2米范围内。

。图片建议:图3 -侧视图展示标定板在车前方5-8m，高度与相机光轴齐平，板面垂直车身轴 线。

场景2：环视泊车系统标定（鱼眼/广角摄像头）

・核心需求：对齐车辆四周（前、后、左、右）多个摄像头的图像，消除拼接缝和视角畸变，实现无 缝鸟瞰图。

・标定板类型：多块拼接式标定板或全景环视专用标定板套装（常包含特定图案和定位标记）。

•尺寸规格：

。单块标定板尺寸通常小于前视标定板（如0.8m x 0.8m）。

。整体覆盖区域需大于车辆轮廓（建议车辆四周各留>0.5m空间）。

・为什么是这个尺寸？确保每个鱼眼/广角摄像头在其有效视野边缘也能清晰看到标定板图案，这对 于校正鱼眼畸变和精确拼接至关重要。整体区域大于车辆是为了保证摄像头能\"看到\"用于拼接对齐 的公共特征。

・摆放规范：

。将多块标定板精确摆放在车辆四周地面，形成一个大于车辆外廓的完整框架或特定几何图案。

。标定板表面尽可能水平放置于地面。

。车辆需居中停放于标定板区域内。

二、激光雷达标定（LiDAR）

场景1 ：障碍物测距精度校准（反射率&距离）

・核心需求：校准LiDAR在不同距离下对目标反射率的测量精度，补偿信号衰减，确保测距准确性和 对不同反射率物体（车辆、行人、道路设施）的识别能力。

・标定板类型：高反射率平板标定板，表面常设计有反射率阶梯（如10%, 50%, 80%, >90%区域）。

•尺寸规格：

。近S巨离/通用校准：1m x 1m至2m x 2m。

。远距离校准（高速/高架）：尺寸需极大化，可达2m x 2m甚至更大（如模拟200m外目标）。

・为什么是这个尺寸？

。近距离：保证LiDAR点云能获得足够多、分布均匀的反射点。

。远距离：LiDAR光束随距离发散。为了在150-200米处，标定板在点云中仍能形成清晰可 辨、具有足够点密度的\"面目标\"，其物理尺寸必须非常大（根据发散角计算）。大尺寸确保其 不被误认为点目标，并能评估边缘点云的清晰度。

。反射率阶梯：模拟现实世界中不同材质（低反射率路面、中等反射率车身、高反射率车牌/反 光衣）的反射特性，用于标定反射率-距离关系模型。

・摆放规范：

。放置于LiDAR传感器正前方。

。距离：覆盖LiDAR的主要工作距离范围，特别需要包含最大有效探测距离（如150m, 200m）。需在多个距离点进行标定。

。角度：板面垂直对准LiDAR发射光束方向。

。高度：模拟典型障碍物（车辆、行人）的高度范围。

场景2：空间点云精度校准&多传感器联合标定

・核心需求：校准LiDAR点云本身的几佩青度（内参/外参），或提供精确的物理参考特征用于LiDAR 与相机的时间空间对齐。

・标定板类型：

。立体标定板仪口：立方体框架）：提供精确的3D角点。

。带视觉特征的LiDAR标定板：同时具有高反射率区域（供LiDAR探测）和棋盘格/ChArUco图案 （供相机识别）。这是LiDAR-相机联合标定的关键。

•尺寸规格：

。基于应用场景确定。联合标定板需保证两种传感器都能清晰获取足够特征。典型尺寸在1mx 1m左右。

。立体结构（如立方体）的边长需精确已知（如0.5m）。

•为什么是这个尺寸？

提供足够的空间分布特征（角点、平面）用于精确计算LiDAR的内外参数或与相机的空间变换关 系。尺寸过小会导致特征点云稀疏或图像特征像素不足，影响精度。

・摆放规范：

。在LiDAR （和相机）视野范围内，多角度、多距离放置。覆盖视野的各个区域（中心、边缘、 不同深度）。

。对于联合标定，需确保标定板同时清晰地出现在LiDAR点云和相机图像中。

。立体标定板需要稳定放置，确保结构不变形。

三、多传感器融合与特殊场景标定

场景1：激光雷达-相机联合时空标定

・核心需求：精确对齐LiDAR点云和相机图像在空间（外参）和时间（同步）上的一致性，实现障碍 物跨模态关联（如将图像中的车尾灯框与点云中的车体关联）。

•标定板类型：专用联合标定板

（核心要素）：

。视觉部分：棋盘格或ChArUco图案（提供高精度图像角点/ID）。

。LiDAR部分：高反射率背景/区域（确保点云中清晰可见）。

。可能包含主动发光标记用于高精度时间同步标定。

Fig.5 Joint calibration principle of lidar and camera based on checkerboard

・尺寸规格：通常为1m x 1m或更大。需保证在典型工作距离下：

。相机能清晰分辨棋盘格/ArUco码。

。LiDAR能获得高密度、边界清晰的面点云。

・为什么是这个尺寸？

大尺寸提供丰富的、空间分布的特征点对（图像2D点+点云3D点），是精确计算外参矩阵的基 础。ChArUco在部分遮挡时仍能提供ID和角点，鲁棒性更好。

・摆放规范：

。关键：在LiDAR和相机共同视野内，多姿态（不同距离、角度、高度）摆放。

。空间标定：尽可能覆盖传感器视野的各个区域。

。时间同步标定：可能需要快速移动标定板或使用带同步信号（如LED闪烁）的标定板。

场景2：工厂量产自动化标定

・核心需求：在车辆下线时，快速、高精度、自动化地完成所有传感器（相机、LiDAR、雷达）的内 夕卜参标定和车体坐标系对齐。

・标定板类型：

。大型固定背景板：布满高精度棋盘格/ChArUco图案和LiDAR高反射率标记（如反光柱、特定 图案）。

。可移动标定靶标：安装在精密的机器人或定位平台上。

•尺寸规格：

。背景板：需足够大以覆盖车辆四周传感器视野，常见3m x 6m或更大。图案需高精度印刷。

。靶标：尺寸适中（如0.8m x 0.8m），但定位精度要求极高（±1mm甚至更高）。

・为什么是这个尺寸？大背景板允许车辆一次停泊即可完成所有环视、前视等传感器标定，效率最大 化。高精度和自动化是量产核心诉求。环境需严格受控（光照、反射率稳定）。

・摆放规范：

。车辆精确停放在标定工位指定位置（通常有车轮定位器）。

。大型背景板固定在车辆四周墙面或专用框架上。

。移动靶标由自动化系统控制，按预设轨迹在传感器视野内精确运动。

场景3：极端天气（雨雾）&高速动态测试

・核心需求：评估和优化传感器（尤其是LiDAR）在雨雾衰减或高速相对运动下的感知性能。

・标定板类型：

。防水高反射率标定板：表面疏水涂层，反射率可调（模拟不同能见度下目标反射强度变 化）。

。动态标定靶标：安装在高速转台或轨道上（如旋转立方体、横向移动平板）。

•尺寸规格：

。需在对应测试距离下满足尺寸要求（见激光雷达远距离校准）。

。动态靶标尺寸需在高速运动时仍能被稳定追踪（不宜过小）。

・为什么是这个尺寸？雨雾会严重衰减激光信号，要求标定板本身具有极高反射率或可调反射率来模 拟不同衰减程度。动态测试中，靶标尺寸需要保证其在高速相对运动下（如120km∕h）产生的图像 模糊或点云拖曳仍在算法可处理范围内。

・摆放规范：

。雨雾测试：标定板放置在人工模拟雨雾环境中，距离覆盖典型探测范围。

。高速测试：动态靶标放置在测试车辆行驶路径的侧方或前方。关键：精确控制靶标的运动速 度（>100km/h相对速度）和轨迹。测试车辆需在设定速度下（如120km/h）通过。

总结表：标定板选型、尺寸与摆放关键点

应用场景

主要传

感器

首选标定板类型

典型尺寸规 格

尺寸关键考

量

摆放核心要点

1.2m x

覆盖视野

>60%，边缘 畸变校正， 角点提取精 度

正前方5-8m，板

车道线/

相机

棋盘格/Circle

1.2m

面垂直车身，高

标志检测

Grid/ChArUco

（100mm 格 子）

度齐平光轴（0.8-

1.2m）

环视泊车

鱼眼相

多块拼接板/专

单块~0.8m x 0.8m,区 域＞车

覆盖鱼眼边 缘视野，提

车辆居中停于地 面标定板组成的 区域

系统标定

机

用套装

供拼接对齐 特征

LiDAR测

近距:1-

远距补偿光

高反板（带反射寸 率阶梯）

束发散，形

正前方，垂直光

距/反射

LiDAR

2 m2;远8巨：

成有效面目

束，多距离（含最

率校准

2m2+

标，评估衰 减

远距）

LiDAR空 间标定/ 联合标定

LiDAR/ 相机

立体结构/带视 觉特征高反板

~1m x 1m

提供丰富空 间特征点对

双传感器共视， 多角度多距离多 姿态

量产自动 化标定

多传感 器

大型背景板+高 精度靶标

背景板3m

x 6m+，靶 标 ~0.8m2

效率最大 化，高精 度，环境受 控

车辆精确定位， 背景板固定，靶 标自动运动

极端天气

（雨雾）

LiDAR测

LiDAR

防水可调反射率 高反板

根据测试距 离确定（宜 大）

模拟衰减， 极高或可调 反射率对抗

置于模拟雨雾环

境，覆盖测试距 离

试

信号损失

尺寸保证高

高速精确控制靶

高速动态

多传感

高速运动靶标

不宜过小

速下可稳定

标运动轨迹

目标测试

器

（旋转/移动）

追踪，处理

（＞100km/h 相对

运动模糊

速度）