自动驾驶系统中的坐标系

自动驾驶系统中的坐标系

自动驾驶汽车一般由相机、激光雷达、IMU和RTK等传感器组成，相对应的主要有以下四个坐标系：LiDAR坐标系、相机坐标系、图像坐标系、世界坐标系，四个坐标系可以通过参数进行转化。

• LiDAR坐标系
  LiDAR坐标系是以LiDAR传感器的几何中心为原点，x 轴水平向前，y 轴水平向左，z 轴竖直向上，符合右手坐标系规则。
• 相机坐标系
  相机坐标系是以相机光心为原点，x 轴和y 轴与图像平面坐标系的x 轴和y 轴平行，z 轴与相机光轴平行向前、与图像平面垂直。通过LiDAR到相机的外参矩阵，可以将点从LiDAR坐标系转到相机坐标系。
• 图像坐标系
  图像坐标是以相机主点（即相机光轴与图像平面的交点，一般位于图像平面中心）为原点，x 轴水平向右，y 轴水平向下的二维坐标系。相机内参可以实现从相机坐标到图像坐标的投影。
• 世界坐标系
  利用GPS/IMU等定位和惯性系统，可实时获取自动驾驶车辆在全球定位系统的位置以及朝向角。
  longitude -->经度
  latitude -->纬度
  altitude -->海拔
  常用的三种坐标系：
  WGS84：为一种大地坐标系，也是目前广泛使用的GPS全球卫星定位系统使用的坐标系。
  GCJ02：又称火星坐标系，是由中国国家测绘局制定的地理坐标系统，是由WGS84加密后得到的坐标系。
  BD09：为百度坐标系，在GCJ02坐标系基础上再次加密。其中bd09ll表示百度经纬度坐标，bd09mc表示百度墨卡托米制坐标。
  三个坐标系转换代码（python）：https://github.com/wandergis/coordTransform_py
  除了GPS坐标系，还有一个UTM坐标系（Universal Transverse Mercator）较为常用, 统一横轴墨卡托投影系统，UTM是一种投影坐标，使用基于网格的方法表示坐标，是将球面经纬度坐标经过投影算法转换成的平面坐标，即通常所说的XY坐标。UTM坐标系的坐标原点位于本初子午线与赤道交点，以正东方向为x轴正方向（UTM Easting），正北方向为y轴正方向（UTM Northing）。