自动调试系统和方法技术方案

一种用于与乘客运输系统相关联的传感器的安装方法，所述方法包括通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系，其中所述传感器坐标系至少部分地是使用深度图获得的。

Automatic debugging system and method

A method for mounting and passenger transport system of the sensor, the method includes the calibration matrix sensor coordinate system is at least partially automatic calibration to the world coordinate system, wherein the sensor coordinate system at least in part is obtained using the depth map.

【技术实现步骤摘要】
自动调试系统和方法
技术介绍
本公开总体涉及3D传感器的校准，并且更具体地，涉及乘客运输工具应用中的3D传感器安装。乘客运输工具(诸如电梯系统)的安装可能在人工、时间、测试夹具、测量装置以及数据输入方面导致相当大的费用和不便。当一个或多个3D深度传感器用于诸如确定乘客预计到达时间(ETA)的附加功能时，这种情况可能加剧。3D深度感测系统通常采用以传感器为中心的坐标系，其中一个维度(深度)是径向远离传感器，并且另外两个维度(u,v)彼此正交并垂直于与(u,v)平面的中心相对应的深度维度。这种以传感器为中心的坐标系通常不以公制单位计，并且通常不与世界坐标系(x,y,z)对准，其中x、y和z是相互正交的，(x,y)平面是建筑物或结构的地板，并且z维度是垂直的。在这种上下文中，公制单位不限于国际单位制(SI)(也称为公制)中的单位，而是表示易于转换为公制单位的任何测量单位。类似地，世界坐标系是与固有的以传感器为中心的坐标系不同的任何坐标系，并且通常是笛卡尔坐标系。将已安装的3D深度感测系统以公制单位校准到世界坐标可采用在不同的、独立的、所测量的(x,y,z)世界坐标处的4个独立的位置。所述4个位置可能是恰好在视场(FoV)中的‘找到’的对象。然而，对于专业安装，便携式3D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可由3D深度传感器获取。利用世界坐标(xi,yi,zi)和对应3D深度传感器观察到的坐标(ui,vi,di),i＝1,..4的数据，可以求解变换矩阵以实现校准。可以使用最小二乘法技术来测量多于4个点以获得更可靠的解。使用单个图像传感器的常规2D系统没有足够的信息来将所感测的对象映射到世界坐标系(将3D转化为2D投影)。此类系统可以利用某个运动对象的多个视图来计算校准参数，但是由于不存在绝对的尺寸参考，这种校准在标度上是模糊的。由于一些移动对象以非均一的方式移动并且在移动期间变形，这种方法进一步复杂化。单个传感器校准通常包括确定用于计算变换矩阵(有时也称为投影、平移和旋转矩阵，或其逆矩阵)的6个外部传感器参数。6个外部参数是从世界坐标系的原点的x、y、z偏移量以及相对于世界坐标轴的俯仰角、偏航角和横滚角。完整的校准可包括确定6个外部参数以及另外的5个内部参数。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)。这可以被认为是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。然而，存在相对较少的关于3D传感器自动校准的经验，特别是在一些或所有外部校准参数已知为先验的情况下。通常，繁琐的校准方法教导手动地将许多可检测的对象放置在3D传感器的视场(FOV)中，使对象在其位置处保持静止，并且测量在世界坐标和传感器坐标两者中的位置。可以使用具有已知尺寸的特殊3D校准目标或夹具来简化这个过程。利用足够数量的唯一测量值，可以求解数学等式以确定变换矩阵。通常使用超过最少数量的测量值(以甚至进一步的努力和可能的错误为代价)来计算更可靠的解。数学等式可以用公式表示为Txs＝xw其中xs＝(u,v,d)是传感器坐标系中的点的坐标，xw＝(x,y,z)是世界坐标系中的同一点的坐标，并且T是期望的变换矩阵，其以齐次坐标表示为：这可以重新用公式表示为A*M＝B(1)其中应当理解，变换矩阵或等效地校准矩阵是在一个坐标系中的点与在另一个坐标系中的同一点之间的一致关系的方便、简洁的表示。本文所教导的校准不受这种矩阵表示的限制，并且本文公开了其他等效的几何表示和分析表示以示出这一点。M是T的列中前12个元素，A包含传感器坐标中的n个测量点到世界坐标系中的投影，并且B包含世界坐标中的n个点的坐标。这里，cij是传感器图像和深度(u,v,d)通过传感器内部参数到传感器坐标的投影。通过最小二乘法针对M求解等式(1)产生用于期望的变换矩阵的值。尽管是有效的，但是现有方法可能需要特殊的校准目标和显著的安装者努力。
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3D传感器的安装方法可包括通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系，其中所述世界坐标系至少部分是使用深度图获得的。本公开的另一个实施方案可包括：确定3D传感器的高度；以及响应于3D传感器的高度，通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系。本公开的另一个实施方案可包括：确定3D传感器的俯仰；以及响应于3D传感器的俯仰，通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括参照由3D传感器生成的基准标记在X方向上放置目标。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括使用在X方向上的距离和3D传感器的高度来计算3D传感器的俯仰。本公开的另一个实施方案可包括确定地板平面作为世界坐标系的参照系。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括利用倾斜仪。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括直接测量。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括利用投影仪。本公开的另一个实施方案可包括：其中投影仪发射相干光束。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括利用激光器。本公开的另一个实施方案可包括：其中投影仪发射非相干光束。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括投影电磁辐射。本公开的另一个实施方案可包括：其中确定3D传感器的俯仰包括投影图案。根据本公开的一个公开的非限制性实施方案，一种自动校准系统可包括：深度感测传感器；以及处理器，所述处理器与深度感测传感器通信，所述处理器可操作用于通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系，其中所述世界坐标系至少部分是使用深度图获得的。本公开的另一个实施方案可包括：其中深度感测传感器包括结构光、相移、飞行时间、立体三角测量、光片三角测量、光场相机、编码孔径相机、计算成像技术、同时定位与绘图(SLAM)、成像雷达、成像声纳、扫描LIDAR以及闪光LIDAR中的至少一个。本公开的另一个实施方案可包括可操作来确定传感器的俯仰的装置。本公开的另一个实施方案可包括：其中处理器可操作来确定地板平面作为世界坐标系的参照系。本公开的另一个实施方案可包括：其中所述装置包括倾斜仪、投影仪以及显示器中的至少一个。本公开的另一个实施方案可包括：其中自动校准系统可操作用于乘客运输系统。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是根据另一个公开的非限制性实施方案的电梯系统的透视图；图4-6是3D传感器安装的视图；图7是3D传感器安装的透视图；图8是根据另一个公开的非限制性实施方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于3D传感器的安装方法，所述方法包括：通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系，其中所述世界坐标系至少部分是使用深度图获得的。

【技术特征摘要】
2016.04.18 US 62/3238641.一种用于3D传感器的安装方法，所述方法包括：通过校准矩阵将传感器坐标系至少部分地自动校准到世界坐标系，其中所述世界坐标系至少部分是使用深度图获得的。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：确定所述3D传感器的高度；以及响应于所述3D传感器的所述高度，通过所述校准矩阵将所述传感器坐标系至少部分地自动校准到所述世界坐标系。3.如权利要求1所述的方法，其还包括：确定所述3D传感器的俯仰；以及响应于所述3D传感器的所述俯仰，通过所述校准矩阵将所述传感器坐标系至少部分地自动校准到所述世界坐标系。4.如权利要求3所述的方法，其中确定所述3D传感器的所述俯仰包括参照由所述3D传感器生成的基准标记在X方向上放置目标。5.如权利要求3所述的方法，其中确定所述3D传感器的所述俯仰包括使用在所述X方向上的距离和所述3D传感器的所述高度来计算所述3D传感器的所述俯仰。6.如权利要求1所述的方法，其还包括确定地板平面作为所述世界坐标系的参照系。7.如权利要求3所述的方法，其中确定所述3D传感器的所述俯仰包括利用倾斜仪。8.如权利要求6所述的方法，其中确定所述3D传感器的所述俯仰包括直接测量。9.如权利要求6所述的方法，其中确定所述3D传感器的所述俯仰包括利用投影仪。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰马修费因，方慧，阿瑟徐，
申请(专利权)人：奥的斯电梯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US