Intrinsische und extrinsische Kalibrierung eines Velodyne VLP-16

Die Nutzung von low-cost Laserscannern nahm in den letzten Jahren stetig zu. So werden sie beispielsweise im Bereich der Logistik und Navigation zur Umgebungserfassung einge-setzt. Vorteilhaft ist die einfache Möglichkeit der Erfassung von 3D-Punktwolken. Der Nachteil ist jedoch, dass häufig keine verlässlichen Informationen zu der Messunsicherheit der Laserscanner vorliegen. Diese Angaben sind aber wichtig, um auf Basis der Messdaten sichere Entscheidungen treffen zu können.
Bei der Verwendung eines Laserscanners mit anderen Sensoren in einem (kinematischen) Multi-Sensor-System muss die extrinsische Kalibrierung bestimmt werden. Beim objekt-raum-basierten Verfahren zur Systemkalibrierung werden Referenzgeometrien verwendet, um von den Messungen des Sensors auf den Ursprung der Sensorkoordinatensystems zu schließen. Im Zuge dieser Kalibrierung können auch intrinsische Parameter des Laserscan-ners bestimmt werden. So können beispielweise Systematiken in der Streckenmessung bestimmt werden oder die Varianzkomponenten für die Messelemente geschätzt werden. Das Verfahren ist dabei auf beliebige Profil- oder Fächerlaserscanner anwendbar.
In diesem Beitrag wird ein Systemkalibrierungsprozess in Bezug auf ein Plattformkoordina-tensystem anhand von Echtdaten eines Velodyne VLP-16 gezeigt, bei dem neben der Be-stimmung der Transformationsparameter zwischen dem Sensor und der Plattform auch eine Additionskonstante für die Streckenmessung bestimmt wird. Darüber hinaus wird eine Varianzkomponentenschätzung durchgeführt, um eine Abschätzung für das stochastische Modell des Sensors zu ermitteln. Dabei wird die geometrische Konstellation der Kalibrierung für die Bestimmung der Parameter analysiert. Abschließend wird die Evaluation der Ergeb-nisse mithilfe eines separaten Messaufbaus unter realen Bedingungen gezeigt.