用于多三维传感器的外参标定方法、装置和系统制造方法及图纸

本申请涉及一种多三维传感器的外参标定方法、装置和系统，其中，该方法包括：获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系；多个三维传感器之间刚性连接，且多个标定物之间刚性连接；标定物为具有曲面特征的标定物；根据第一转换关系、第二转换关系和第三转换关系之间的约束条件，计算得到第二转换关系并确定为外参标定结果；其中，第二转换关系为不同传感器坐标系之间的转换关系，第三转换关系为标定物坐标系之间的转换关系。通过本申请，解决了多三维传感器之间标定操作过程繁琐、标定效率低的问题，实现了无需共同视野的多三维传感器标定方法。多三维传感器标定方法。多三维传感器标定方法。

【技术实现步骤摘要】
用于多三维传感器的外参标定方法、装置和系统


[0001]本申请涉及外参标定
，特别是涉及用于多三维传感器的外参标定方法、装置和系统。

技术介绍

[0002]目前机器人被广泛地应用于工业生产中，视觉作为机器人获取外部环境信息的一种重要方式，基于视觉的智能感知技术越来越广泛地被应用与机器人作业系统中，进一步提高了生产线的自动化程度。在工业生产中，视觉传感器应用比较广泛的主要有两种，其中一类是三维传感器，用来获取环境的三维点云信息，这类传感器主要应用在三维重建、位姿估计、智能分拣识别等领域。
[0003]三维传感器参数包括外参；外参为一个三维刚体变换，描述世界坐标系与三维传感器坐标系之间的变换，由一个三维旋转变换(矩阵)与一个三维平移向量组成。在相关技术中，多三维传感器之间的外参标定方法通常是基于标定物的标定进行标定；即，标定物的某些空间特征、尺寸等一些几何信息已知，利用标定物在相机成像平面上的投影与标定物的空间几何信息，构成三维到二维的映射，当得到足够多的这种映射就可以利用线性变换求解投影矩阵，得到各相机与该标定物的变换关系，间接求取各相机之间的外参。然而，这种方法适用于存在共同视野的多相机系统，当相机之间不存在共同视野此种标定方法将变得复杂繁琐，导致多三维传感器之间标定操作过程繁琐，且标定效率较低。
[0004]目前针对相关技术中多三维传感器之间标定操作过程繁琐、标定效率低的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种用于多三维传感器的外参标定方法、装置和系统，以至少解决相关技术中多三维传感器之间标定操作过程繁琐、标定效率低的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种用于多三维传感器的外参标定方法，所述方法包括：
[0007]获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系；其中，多个所述三维传感器之间刚性连接，且多个所述标定物之间刚性连接；所述标定物为具有曲面特征的标定物；
[0008]根据所述第一转换关系、第二转换关系和第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述第二转换关系并确定为所述外参标定结果；其中，所述第二转换关系为所述至少两个三维传感器所在的不同传感器坐标系之间的转换关系，所述第三转换关系为所述至少两个三维传感器各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的转换关系。
[0009]在其中一些实施例中，在所述三维传感器的数量为两个的情况下，所述三维传感器包括第一三维传感器和第二三维传感器，且所述标定物包括第一标定物和第二标定物；所述方法包括：
[0010]获取所述第一三维传感器的第一传感器坐标系与第一标定物的第一标定物坐标系之间的第一子转换关系，以及第二三维传感器的第二传感器坐标系与第二标定物的第二标定物坐标系之间的第二子转换关系；其中，所述第一转换关系包括所述第一子转换关系和所述第二子转换关系；
[0011]根据所述第一子转换关系、所述第二子转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述外参标定结果。
[0012]在其中一些实施例中，所述根据所述第一子转换关系、所述第二子转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述外参标定结果包括：
[0013]基于所述第一子转换关系、所述第二子转换关系和所述约束条件确定第一预设值，并基于所述第一子转换关系和所述约束条件确定第二预设值；
[0014]对所述第一预设值进行奇异值分解处理以得到分解结果，并根据所述分解结果和所述第二预设值得到包括所述第二转换关系和所述第三转换关系的第三预设值，进而根据所述第三预设值确定所述外参标定结果。
[0015]在其中一些实施例中，所述第一三维传感器用于跟踪所述第一标定物，且所述第二三维传感器用于跟踪所述第二标定物。
[0016]在其中一些实施例中，所述获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系包括：
[0017]在每个所述标定物分别位于多个摆放姿态的情况下，获取每个所述三维传感器跟踪对应的所述标定物得到的至少两帧点云图像，并基于所述点云图像获取所述第一转换关系；其中，所述点云图像与所述标定物的摆放姿态相匹配。
[0018]在其中一些实施例中，所述获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系包括：
[0019]通过每个所述三维传感器获取所述标定物在各自对应的所述传感器坐标系下的第一点云数据，并针对所述第一点云数据以及所述标定物在所述标定物坐标系下的第二点云数据进行点云匹配处理，得到所述第一转换关系。
[0020]第二方面，本申请实施例提供了一种用于多三维传感器的外参标定装置，所述装置包括：获取模块和结果模块；
[0021]所述获取模块，用于获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系；其中，多个所述三维传感器之间刚性连接，且多个所述标定物之间刚性连接；所述标定物为具有曲面特征的标定物；
[0022]所述结果模块，用于根据所述第一转换关系、第二转换关系和第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述第二转换关系并确定为所述外参标定结果；其中，所述第二转换关系为所述至少两个三维传感器所在的不同传感器坐标系之间的转换关系，所述第三转换关系为所述至少两个三维传感器各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的转换关系。
[0023]第三方面，本申请实施例提供了一种用于多三维传感器的外参标定系统，所述系统包括控制装置以及至少两个具有曲面特征的标定物；
[0024]所述至少两个具有曲面特征的标定物之间刚性连接，使得与所述标定物数量相同，且互相刚性连接的三维传感器在无共同视野的情况下能够同时分别拍摄到对应的所述标定物；
[0025]所述控制装置用于执行如上述第一方面所述的多三维传感器的外参标定方法。
[0026]第四方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的多三维传感器的外参标定方法。
[0027]第五方面，本申请实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的多三维传感器的外参标定方法。
[0028]相比于相关技术，本申请实施例提供的多三维传感器的外参标定方法、装置和系统，通过获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系；多个三维传感器之间刚性连接，且多个标定物之间刚性连接；标定物为具有曲面特征的标定物；根据第一转换关系、第二转换关系和第三转换关系之间的约束条件，计算得到第二转换关系并确定为外参标定结果；其中，第二转换关系为不同传感器坐标系之间的转换关系，第三转换关系为标定物坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多三维传感器的外参标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转换关系；其中，多个所述三维传感器之间刚性连接，且多个所述标定物之间刚性连接；所述标定物为具有曲面特征的标定物；根据所述第一转换关系、第二转换关系和第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述第二转换关系并确定为所述外参标定结果；其中，所述第二转换关系为所述至少两个三维传感器所在的不同传感器坐标系之间的转换关系，所述第三转换关系为所述至少两个三维传感器各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的转换关系。2.根据权利要求1所述的外参标定方法，其特征在于，在所述三维传感器的数量为两个的情况下，所述三维传感器包括第一三维传感器和第二三维传感器，且所述标定物包括第一标定物和第二标定物；所述方法包括：获取所述第一三维传感器的第一传感器坐标系与第一标定物的第一标定物坐标系之间的第一子转换关系，以及第二三维传感器的第二传感器坐标系与第二标定物的第二标定物坐标系之间的第二子转换关系；其中，所述第一转换关系包括所述第一子转换关系和所述第二子转换关系；根据所述第一子转换关系、所述第二子转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述外参标定结果。3.根据权利要求2所述的外参标定方法，其特征在于，所述根据所述第一子转换关系、所述第二子转换关系、所述第二转换关系和所述第三转换关系之间的约束条件，计算得到所述外参标定结果包括：基于所述第一子转换关系、所述第二子转换关系和所述约束条件确定第一预设值，并基于所述第一子转换关系和所述约束条件确定第二预设值；对所述第一预设值进行奇异值分解处理以得到分解结果，并根据所述分解结果和所述第二预设值得到包括所述第二转换关系和所述第三转换关系的第三预设值，进而根据所述第三预设值确定所述外参标定结果。4.根据权利要求2所述的外参标定方法，其特征在于，所述第一三维传感器用于跟踪所述第一标定物，且所述第二三维传感器用于跟踪所述第二标定物。5.根据权利要求1所述的外参标定方法，其特征在于，所述获取至少两个三维传感器所在的传感器坐标系与各自对应的标定物所在的标定物坐标系之间的第一转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，骆思宇，张凯，李乾坤，
申请(专利权)人：浙江大华技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：