用于多个3D传感器校准的方法和系统技术方案

一种用于针对乘客运输系统的多个3D传感器校准的方法，所述方法包括：通过移动物体数学模型、根据形成公共视场的一对3D传感器中的每一个的空间测量值来计算质心位置；根据每个质心位置的位置来计算平移参数；以及根据所述平移参数将所述一对3D传感器中的一个校正至公共世界坐标系。

Method and system for calibration of multiple 3D sensors

A method for multiple 3D sensor calibration for passenger transportation system, the method comprises the following steps: the mobile object mathematical model, according to the 3D sensor to form a public field in each space measurements to calculate the centroid position; to calculate the translation parameters according to each centroid position; and according to the the displacement parameters of the sensor in a 3D of a correction to the public world coordinate system.

【技术实现步骤摘要】
用于多个3D传感器校准的方法和系统
技术介绍
本公开总体涉及使多个3D传感器彼此校准，并且更具体地说，涉及用于乘客运输的多个3D传感器安装。对于单独3D深度传感器的世界坐标系，即，不同于固有传感器定向的坐标系的任何坐标系(其中例如已经根据制造商的数据知道了其内部参数)的校准采用不同的、已知的(x,y,z)世界坐标处的至少4个位置。这4个位置可能是恰好在视场(FoV)中‘找到’的物体。然而，对于专业安装，便携式校准夹具可仔细地安置在所测量的世界坐标处，并且这个夹具的校准数据由3D深度传感器获取。利用世界坐标(xi,yi,zi)的数据以及对应的3D深度传感器观察的坐标(ui,vi,di)，i＝1,..4，可对变换矩阵进行求解以实现校准。为了更稳健的解决方案，可使用最小二乘法来测量多于4个点。实现跟踪潜在运输乘客的一种方式是具有一个深度传感器，所述深度传感器具有从例如信息亭到运输工具(例如电梯轿厢)的不间断的、不被遮挡的视野。由于对物理空间的约束以及对传感器的FoV的限制，这几乎是不可能的。另一种途径是具有没有重叠FoV的几个传感器，并且通过在不同的FoV中重新关联检测到的潜在乘客来尝试跟踪。这可能难以准确地完成。此外，由于乘客的速度可能随时间而改变，所以在没有连续跟踪的情况下可能无法进行准确的到达时间估计。最后，可通过具有来自具有重叠FoV的多个传感器的连续空间覆盖来实现跟踪。所述后一种途径可能需要传感器对其相互的FoV具有共同理解，这可能需要潜在的费力且易错的手动校准。单独传感器的校准需要确定5个内部传感器参数和6个外部传感器参数中的一个或多个。众所周知，5个内部参数是fx和fy(焦距)、x0和y0(主点偏移量)以及s(轴偏斜量)。这可被认为是2D平移量、2D剪切量以及2D缩放量。内部参数例如根据制造商的数据通常是已知的，或者可在安装传感器之前通过已知技术确定。6个外部参数是从世界坐标系的原点的x、y、z偏移量，以及相对于坐标轴的俯仰、偏航和横滚角。在任何多个传感器校准中，一些参数可以是已知的，并且仅需要估计总数的子集。为了估计k个参数，必须进行至少k个独立测量，以便针对明确定义的解决方案具有足够的数据。具体地说，如果具有已知内部参数的两个3D传感器被独立地校准至它们的相应世界坐标系，那么在最一般的情况下需要6个参数(3个平移量，3个旋转量)来将传感器校准至公共坐标系。校准具有重叠FoV的多个3D传感器的一个问题是，两个传感器之间的任何观察结果可能由于以下各项而改变：所述3D传感器的当前单独校准的不准确性，传感器之间的时间同步的差异，以及物体感测的差异(尤其是当物体具有3D尺寸时，使得不同的传感器观察到不同的方面)。一种途径是将一个或多个小的、但仍然可检测的物体手动放置在相互的FOV中，并且根据已知何种先验的相互校准信息(如果有的话)，在物体保持静止时测量位置。利用足够数量的唯一测量值，可对数学方程式进行求解以确定相互校准。然而，这种方法可能是耗时的，并且手动测量可能引入误差。
技术实现思路
根据本公开的一个公开的非限制性实施方案，一种用于多个3D传感器校准的方法可包括：通过移动物体数学模型、根据形成公共视场的一对3D传感器中的每一个的空间测量值来计算质心位置；根据每个质心位置的位置来计算平移参数和旋转参数中的至少一个；以及根据平移参数和旋转参数中的至少一个来将所述一对3D传感器中的一个校正至公共世界坐标系。本公开的另一个实施方案可包括：其中将一对多个3D传感器中的每一个单独校准至世界坐标导致它们之间的零相对旋转。本公开的另一个实施方案可包括使多个3D传感器中的每一个在时间上同步。本公开的另一个实施方案可包括使多个3D传感器中的每一个在时间上同步至1帧时间内。本公开的另一个实施方案可包括：根据两个质心(x1,y1)和(x2,y2)的(x,y)位置，通过减法计算至少一个平移参数。本公开的另一个实施方案可包括：根据两个质心(x1,y1)和(x2,y2)的(x,y)位置，计算至少一个旋转参数。本公开的另一个实施方案可包括：根据至少两个质心(x1,y1)和(x2,y2)的(x,y)位置，通过最小二乘(LS)解法计算平移参数(dx,dy)。本公开的另一个实施方案可包括：其中所述一对3D传感器中的一个被选择作为相对于公共世界坐标系的调节标准(governing)。本公开的另一个实施方案可包括将多个3D传感器中的每一个单独校准至世界坐标。本公开的另一个实施方案可包括：其中响应于三个平移参数是未知的，对公共点执行三个测量。本公开的另一个实施方案可包括通过找到每个传感器的单独地平面来计算平移量(dz)以及计算差值。本公开的另一个实施方案可包括使用随机抽样一致性(RANSAC)算法找到一组一致的点以便找到单独地平面中的每一个。本公开的另一个实施方案可包括：其中响应于三个旋转参数和三个平移参数是未知的，对公共点执行六个测量。本公开的另一个实施方案可包括：当三个旋转参数和三个平移参数未知时，使用移动物体的顶部和底部以及移动物体的顶部与底部之间的间距。本公开的另一个实施方案可包括：其中采用物体数学模型来估计公共质心位置。本公开的另一个实施方案可包括：其中物体数学模型是椭圆形截面数学模型。本公开的另一个实施方案可包括：其中物体数学模型是椭圆形截面人体数学模型。本公开的另一个实施方案可包括：其中物体数学模型是全3D人体形状数学模型。根据本公开的一个公开的非限制性实施方案，一种用于乘客运输系统的传感器校准系统可包括：多个传感器，其具有至少一个重叠的视场；处理模块，其与所述多个传感器通信，所述处理模块包括移动物体数学模型，所述移动物体数学模型可操作来估计公共质心位置以便根据每个质心位置的位置来计算平移参数，从而有助于根据平移参数将所述一对3D传感器中的至少一个校正至公共世界坐标系。本公开的另一个实施方案可包括：其中物体数学模型是椭圆形横截面的数学模型。本公开的另一个实施方案可包括：其中物体数学模型是全3D的人形状数学模型。前述特征和元件可组合成各种组合而不具排他性，除非另外明确地指示。这些特征和元件以及其操作将根据以下描述和附图变得更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图在本质上意图为示例性的而非限制性的。附图说明各种特征将从以下所公开的非限制性实施方案的详细描述中对本领域技术人员变得显而易见。随附于详细描述的附图可简要描述如下：图1是根据一个公开的非限制性实施方案的电梯系统的示意图；图2是根据另一个公开的非限制性实施方案的电梯系统的框图；图3是多个传感器的FoV的示意图；图4-5是来自两个深度传感器的1个人的3D点云；并且图6是根据一个公开的非限制性实施方案的3D传感器校准方法的框图。具体实施方式图1示意性地示出诸如电梯系统的乘客运输系统20。系统20可包括电梯轿厢22、电梯门24、门厅呼梯26、轿厢操作面板(COP)28、传感器系统30以及控制系统32。应理解，尽管本文将电梯系统作为实例公开和示出，但是诸如大型运输车辆的其他系统也将从本文中受益。任何多个3D传感器情况的校准将从本文中受益，不仅仅是乘客运输工具，例如单层会展中心，其中到处都是用于跟踪在建筑物周围移动的人的3D传感器。事实上，多个传感器的一个益处是在遍布建筑物的环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多个3D传感器校准的方法，所述方法包括：根据形成公共视场的一对3D传感器中的每一个的空间测量值，通过移动物体数学模型来计算质心位置；根据每个质心位置的位置来计算平移参数和旋转参数中的至少一个；以及根据所述平移参数和所述旋转参数中的至少一个将所述一对3D传感器中的一个校正至公共世界坐标系。

【技术特征摘要】
2016.04.08 US 15/0940071.一种用于多个3D传感器校准的方法，所述方法包括：根据形成公共视场的一对3D传感器中的每一个的空间测量值，通过移动物体数学模型来计算质心位置；根据每个质心位置的位置来计算平移参数和旋转参数中的至少一个；以及根据所述平移参数和所述旋转参数中的至少一个将所述一对3D传感器中的一个校正至公共世界坐标系。2.如权利要求1所述的方法，其中将一对多个3D传感器中的每一个单独校准至世界坐标导致它们之间的零相对旋转。3.如权利要求1所述的方法，其还包括使所述多个3D传感器中的每一个在时间上同步。4.如权利要求3所述的方法，其还包括使所述多个3D传感器中的每一个在时间上同步至1帧时间内。5.如权利要求1所述的方法，其还包括根据所述两个质心(x1,y1)和(x2,y2)的所述(x,y)位置，通过减法计算至少一个平移参数。6.如权利要求1所述的方法，其还包括根据所述两个质心(x1,y1)和(x2,y2)的所述(x,y)位置，计算至少一个旋转参数。7.如权利要求1所述的方法，其还包括根据至少两个质心(x1,y1)和(x2,y2)的所述(x,y)位置，通过最小二乘(LS)解法计算所述平移参数(dx，dy)。8.如权利要求1所述的方法，其中所述一对3D传感器中的一个被选择作为相对于所述公共世界坐标系的调节标准。9.如权利要求1所述的方法，其还包括将多个3D传感器中的每一个单独校准至世界坐标。10.如权利要求1所述的方法，其中响应于三个平移参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾真，Y陈，H方，徐阿特，AM芬，
申请(专利权)人：奥的斯电梯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US