DE102021002376A1

DE102021002376A1 - Calibration device for calibrating sensors

Info

Publication number: DE102021002376A1
Application number: DE102021002376.5A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Kleinschmidt; Chrysa Bozatzidou
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Daimler Truck Holding AG
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung (1) zum Kalibrieren von Sensoren (2, 3). Erfindungsgemäß umfasst die Kalibriervorrichtung (1) einen Kalibrierkörper (4), welcher ein spezifisches Muster (M) mit einer Mehrzahl von fest zueinander positionierten Merkmalen (M1 bis Mn) aufweist. Dabei unterscheiden sich mehrere der Merkmale (M1 bis Mn) in ihrer Größe und/oder Merkmalsausprägung voneinander und eine Anordnung, Form, Farbe und/oder Reflexionseigenschaften der Merkmale (M1 bis Mn) bilden bzw. bildet eine absolute Kodierung.The invention relates to a calibration device (1) for calibrating sensors (2, 3). According to the invention, the calibration device (1) comprises a calibration body (4) which has a specific pattern (M) with a plurality of features (M1 to Mn) that are fixedly positioned relative to one another. Several of the features (M1 to Mn) differ from one another in their size and / or feature expression and an arrangement, shape, color and / or reflective properties of the features (M1 to Mn) form or form an absolute coding.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Sensoren.The invention relates to a calibration device for calibrating sensors.

Eine extrinsische Kalibrierung von Sensoren erfordert eine eindeutige Identifikation von korrespondierenden Merkmalspositionen in Daten der zu kalibrierenden Sensoren. Hierfür werden meist Kalibrierkörper eingesetzt, welche durch Ihre Beschaffenheit, insbesondere ihre Reflektivität und/oder Geometrie, so gestaltet sind, dass auf diesen eine fest definierte Anzahl an geeigneten Merkmalen eindeutig identifiziert werden kann. Die Anzahl an Merkmalen, welche ein einzelner Kalibrierkörper bereitstellen kann, ist sowohl durch seine Geometrie als auch durch Parameter der zu kalibrierenden Sensoren, beispielsweise eine Sensorauflösung, begrenzt. Für die Kalibrierung ist es neben einer ausreichenden Anzahl an detektierbaren Merkmalen notwendig, dass jeder Punkt in den Sensordaten zu jedem Zeitpunkt eindeutig identifiziert werden kann, um so einen Bezug zwischen den verschiedenen Sensordaten zu ermöglichen. Ist eine dieser Bedingungen nicht erfüllt, kann keine extrinsische Kalibrierung durchgeführt werden.An extrinsic calibration of sensors requires a clear identification of corresponding feature positions in the data of the sensors to be calibrated. For this purpose, calibration bodies are usually used which, due to their nature, in particular their reflectivity and / or geometry, are designed in such a way that a fixed number of suitable features can be clearly identified on them. The number of features that an individual calibration body can provide is limited both by its geometry and by parameters of the sensors to be calibrated, for example a sensor resolution. For the calibration, in addition to a sufficient number of detectable features, it is necessary that each point in the sensor data can be clearly identified at any point in time in order to enable a relationship between the various sensor data. If one of these conditions is not met, no extrinsic calibration can be performed.

Unterscheiden sich die zu kalibrierenden Sensoren deutlich in ihrer Auflösung und/oder in ihrem Sichtbereich, auch als Field of View bezeichnet, kann es dazu kommen, dass dieselben Merkmale auf dem Kalibrierkörper entweder aufgrund ihrer Größe nicht erkannt werden können, weil diese beispielsweise zu groß oder zu klein sind, oder ihre Anzahl nicht ausreichend ist, um eine extrinsische Kalibrierung durchzuführen.If the sensors to be calibrated differ significantly in their resolution and / or in their field of view, also referred to as field of view, it can happen that the same features on the calibration body cannot be recognized due to their size, for example because they are too large or are too small, or their number is insufficient to carry out an extrinsic calibration.

Die DE 10 2021 000 372.1 beschreibt einen Kalibrierkörper zum Kalibrieren einer Umgebungserfassungssensorik eines Fahrzeugs, welcher zur Kalibrierung von Umgebungssensoren mit unterschiedlicher Sensormodalität ausgebildet ist. Der Kalibrierkörper umfasst eine zumindest binäre Kodierung, welche mittels mehrerer unterschiedlicher Merkmalsausprägungen und deren Anordnung gebildet ist. Die Kodierung ist durch die unterschiedlichen Sensormodalitäten eindeutig erfassbar und stellt für die Kalibrierung erforderliche Merkmale bereit.The DE 10 2021 000 372.1 describes a calibration body for calibrating an environment detection sensor system of a vehicle, which is designed to calibrate environment sensors with different sensor modality. The calibration body comprises an at least binary coding, which is formed by means of several different feature characteristics and their arrangement. The coding can be clearly identified by the different sensor modalities and provides the features required for calibration.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Sensoren anzugeben.The invention is based on the object of specifying a novel calibration device for calibrating sensors.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kalibriervorrichtung, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a calibration device which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Die Kalibriervorrichtung ist zum Kalibrieren von Sensoren, insbesondere einer Umgebungserfassungssensorik eines Fahrzeugs mit mehreren Sensoren unterschiedlicher Sensormodalität, vorgesehen. Die Kalibriervorrichtung umfasst erfindungsgemäß einen Kalibrierkörper, welcher ein spezifisches Muster mit einer Mehrzahl von fest zueinander positionierten Merkmalen aufweist. Dabei unterscheiden sich mehrere der Merkmale in ihrer Größe und/oder Merkmalsausprägung voneinander und eine Anordnung, Form, Farbe und/oder Reflexionseigenschaften der Merkmale bilden bzw. bildet eine absolute Kodierung.The calibration device is provided for calibrating sensors, in particular an environment detection sensor system of a vehicle with several sensors of different sensor modality. According to the invention, the calibration device comprises a calibration body which has a specific pattern with a plurality of features that are fixedly positioned relative to one another. Several of the features differ from one another in terms of their size and / or feature expression and an arrangement, shape, color and / or reflection properties of the features form or form an absolute coding.

Die Kalibriervorrichtung ermöglicht aufgrund der Ausbildung des Kalibrierkörpers mit den unterschiedlichen Merkmalen eine extrinsische Kalibrierung von Sensoren mit stark abweichenden Sensorparametern. Die extrinsische Kalibrierung von Sensoren ist zwingend erforderlich, um die Sensordaten für eine gemeinsame Umgebungsrepräsentation fusionieren zu können. Ein weiterer Nutzen ergibt sich aus einer Verwendbarkeit des Kalibrierkörpers für Sensoren mit identischen Sensorparametern, welche den Kalibrierkörper aus unterschiedlichen Entfernungen erfassen. Eine mögliche Mobilität der Kalibriervorrichtung ermöglicht zudem auch eine Kalibrierung in Außenbereichen, wie beispielsweise auf einer Teststrecke.Due to the design of the calibration body with the different features, the calibration device enables an extrinsic calibration of sensors with greatly deviating sensor parameters. The extrinsic calibration of sensors is absolutely necessary in order to be able to merge the sensor data for a common representation of the surroundings. Another benefit results from the fact that the calibration body can be used for sensors with identical sensor parameters which detect the calibration body from different distances. A possible mobility of the calibration device also enables calibration in outdoor areas, such as on a test track, for example.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.

Dabei zeigt:

1 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Kalibriervorrichtung zum Kalibrieren von Sensoren.

It shows:

1 schematically a perspective view of a calibration device for calibrating sensors.

In der einzigen 1 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Kalibriervorrichtung 1 zum Kalibrieren von Sensoren 2, 3 mit unterschiedlicher Sensormodalität dargestellt. Die Sensoren 2, 3 sind beispielsweise Bestandteil eines Fahrzeugs und beispielsweise zu einer Umgebungserfassung ausgebildet.In the only one 1 is a possible embodiment of a calibration device 1 for calibrating sensors 2 , 3 shown with different sensor modality. The sensors 2 , 3 are, for example, part of a vehicle and are designed, for example, to capture the surroundings.

Die Kalibriervorrichtung 1 umfasst dabei einen Kalibrierkörper 4, welcher ein spezifisches Muster M mit einer Mehrzahl von fest zueinander positionierten Merkmalen M1 bis Mn umfasst. Dabei unterscheiden sich mehrere der Merkmale M1 bis Mn in ihrer Größe und/oder Merkmalsausprägung voneinander.The calibration device 1 includes a calibration body 4th , which a specific pattern M with a plurality of fixedly positioned features M1 to Mn. Several of the features differ here M1 to Mn in terms of their size and / or characteristics.

Somit können die Merkmale M1 bis Mn durch Sensoren 2, 3 mit deutlich abweichenden Sensorparametern, beispielsweise unterschiedlichen Auflösungen und/oder unterschiedlichen Sichtbereichen S2, S3, auch als Field of View bezeichnet, erkannt werden. Die Merkmale M1 bis Mn, welche aufgrund ihrer Ausgestaltung, beispielsweise aufgrund ihrer Größe, nur durch eine Teilmenge der zu kalibrierenden Sensoren 2, 3 erkannt werden können, sind über den Kalibrierkörper 4 fest miteinander verbunden und ermöglichen so, dass alle Sensoren 2, 3 durch Detektion der Merkmale M1 bis Mn ihre Pose relativ zum Kalibrierkörper 4 bestimmen können. Durch die Kenntnis der Sensorposen in Bezug auf den Kalibrierkörper 4 sind auch eine Bestimmung der Sensorposen zueinander und daraus folgend eine extrinsische Kalibrierung möglich.Thus, the features M1 to Mn by sensors 2 , 3 with significantly different sensor parameters, for example different resolutions and / or different viewing areas S2 , S3 , also known as the Field of View become. The characteristics M1 to Mn, which due to their design, for example due to their size, only through a subset of the sensors to be calibrated 2 , 3 can be recognized are via the calibration body 4th firmly connected and so allow all sensors 2 , 3 by detecting the features M1 to Mn their pose relative to the calibration body 4th can determine. By knowing the sensor poses in relation to the calibration body 4th It is also possible to determine the sensor poses in relation to one another and, as a result, to carry out an extrinsic calibration.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Kalibrierkörper 4 ein spezifisches Muster M auf, bei welchem sich die Merkmale M1 bis Mn in ihrer Skalierung lokal unterscheiden und so in Sensordaten der einen voneinander abweichenden Sichtbereich S2, S3 aufweisenden Sensoren 2, 3 eine ausreichende Anzahl an Merkmalen M1 bis Mn bereitstellen. Dabei umfassen die Merkmale M1 bis Mn beispielsweise große und kleine Kreise.In the illustrated embodiment, the calibration body 4th a specific pattern M, in which the features M1 to Mn locally differ in their scaling and so in sensor data of the one visual range that deviates from one another S2 , S3 having sensors 2 , 3 a sufficient number of features M1 to provide Mn. The features include M1 through Mn, for example, large and small circles.

Während Regionen mit lokalen Kontrastunterschieden für Kameras geeignet sind, würden Lidare beispielsweise Flächen unterschiedlicher Reflektivität im entsprechenden Wellenlängenbereich verwenden. Um dies zu ermöglichen, wird eine Merkmalsausprägung entsprechend angepasst, wobei eine Variation der Skalierung auch hier möglich ist.While regions with local contrast differences are suitable for cameras, lidars would, for example, use surfaces of different reflectivity in the corresponding wavelength range. In order to make this possible, a characteristic expression is adapted accordingly, with a variation of the scaling also being possible here.

Um eine eindeutige Kodierung sicherzustellen, ist zudem eine absolute Kodierung der Merkmale M1 bis Mn durch Anordnung, Form, Farbe und/oder Reflexionseigenschaften derselben realisiert. Dies ist besonders wichtig, da aufgrund abweichender Sensorparameter von einer Teilsichtbarkeit der Kalibriervorrichtung 1 in einzelnen Sensoren 2, 3 auszugehen ist. Mögliche Methoden zur absoluten Kodierung sind dabei pseudo-zufällige und/oder einmalige Merkmalsanordnungen, unterschiedliche Merkmalsformen oder voneinander abweichende Merkmalsreflexionsgrade.In order to ensure a clear coding, an absolute coding of the characteristics is also necessary M1 to Mn realized by arrangement, shape, color and / or reflection properties of the same. This is particularly important because the calibration device is partially visible due to the deviating sensor parameters 1 in individual sensors 2 , 3 is to go out. Possible methods for absolute coding are pseudo-random and / or unique feature arrangements, different feature forms or feature reflectivities that differ from one another.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102021000372 [0004]

Claims

Calibration device (1) for calibrating sensors (2, 3), characterized in that - a calibration body (4) is provided which has a specific pattern (M) with a plurality of features (M1 to Mn) that are fixedly positioned to one another, - several of the features (M1 to Mn) differ from one another in their size and / or feature expression and - an arrangement, shape, color and / or reflection properties of the features (M1 to Mn) form an absolute coding.

Calibration device (1) according to Claim 1 , characterized in that the arrangement of the features (M1 to Mn) comprises pseudo-random feature arrangements and / or unique feature arrangements.

Calibration device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the shape of the features (M1 to Mn) comprises different feature shapes.

Calibration device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the reflection properties include different feature reflectances.