外参标定方法及机器人技术

本发明专利技术涉及计算机视觉技术领域，提供一种外参标定方法及机器人，该方法包括：获取第一传感器采集标定物的第一点云信息以及第二传感器采集标定物的第二点云信息，标定物包括相互垂直的三个标定平面；拟合得到第一点云信息在三个标定平面上的点云线以及第二点云信息在三个标定平面上的点云平面；基于点云线，确定第一传感器相对于标定物的第一位姿信息；基于点云平面，确定第二传感器相对于标定物的第二位姿信息；基于第一位姿信息和第二位姿信息，确定第一传感器和第二传感器间的外部参数。该方法通过拟合标定平面上的点云线和点云平面，标定第一传感器和第二传感器之间的外部参数，有效减少观测次数和标定准确度。有效减少观测次数和标定准确度。有效减少观测次数和标定准确度。

【技术实现步骤摘要】
外参标定方法及机器人


[0001]本专利技术涉及计算机视觉
，尤其涉及外参标定方法及机器人。

技术介绍

[0002]激光雷达探测距离远、视角广且精度高，常用于实时定位构建地图，深度相机可准确探测环境的三维信息，常用于物体检测和避障，在智能驾驶及工业机器人等领域，激光雷达与深度相机常常联合使用，为车辆或机器人提供环境信息。
[0003]在激光雷达与深度相机联合使用的过程中，为提供准确的环境信息，需要将激光雷达与深度相机两个传感器采集的信息进行融合，信息融合的前提是传感器间外部参数的标定。
[0004]目前，适用于深度相机和激光雷达的外参标定方法通常需要多次观测，该类标定方法流程复杂、可操作性差，且对标定物的尺寸精度要求高，标定物尺寸精度低时还易导致外参标定产生较大误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种外参标定方法，简化外参标定流程，提升标定准确度。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的外参标定方法，包括：
[0007]获取第一传感器采集标定物的第一点云信息以及第二传感器采集所述标定物的第二点云信息，所述标定物包括相互垂直的三个标定平面；
[0008]拟合得到所述第一点云信息在所述三个标定平面上的点云线以及所述第二点云信息在所述三个标定平面上的点云平面；
[0009]基于所述点云线，确定所述第一传感器相对于所述标定物的第一位姿信息；
[0010]基于所述点云平面，确定所述第二传感器相对于所述标定物的第二位姿信息；
[0011]基于所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定所述第一传感器和所述第二传感器间的外部参数。
[0012]根据本专利技术实施例的外参标定方法，通过第一传感器和第二传感器同时观测标定物的三个相互垂直的平面，提取点云信息中落在三个相互垂直的平面上的点，对第一传感器和第二传感器之间的外部参数进行标定，可有效减少观测次数，提升外参标定的准确度，提升传感器间信息融合的精确度。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述基于所述点云线，确定所述第一传感器相对于所述标定物的第一位姿信息，包括：
[0014]基于多点透视算法，确定所述点云线的交点在第一传感器的坐标系的第一坐标和在世界坐标系的世界坐标，所述世界坐标系基于所述标定物建立；
[0015]基于所述第一坐标和所述世界坐标，确定所述第一位姿信息。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述基于所述点云平面，确定所述第二传感器相对于
所述标定物的第二位姿信息，包括：
[0017]获取所述点云平面在第二传感器的坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移向量，所述世界坐标系基于所述标定物建立；
[0018]基于所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述第二位姿信息。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，所述获取所述点云平面在第二传感器的坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移向量，包括：
[0020]获取所述点云平面在所述第二传感器的坐标系下的第二正交基；
[0021]基于所述第二正交基和所述世界坐标系的世界正交基，确定所述旋转矩阵；
[0022]获取所述点云平面与所述世界坐标系的平面距离；
[0023]基于所述平面距离，确定所述平移向量。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，所述基于所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述第二位姿信息，包括：
[0025]对所述旋转矩阵和所述平移向量进行奇异值分解，校正所述旋转矩阵和所述平移向量；
[0026]基于校正后的所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述第二位姿信息。
[0027]根据本专利技术的一个实施例，所述基于所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定所述第一传感器和所述第二传感器间的外部参数，包括：
[0028]基于所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，获得第一外部参数；
[0029]对所述第一外部参数进行非线性优化，获得所述外部参数。
[0030]根据本专利技术的一个实施例，所述非线性优化包括基于所述点云平面和所述点云线间的几何约束关系的优化。
[0031]根据本专利技术第二方面实施例的外参标定装置，包括：
[0032]获取模块，用于获取第一传感器采集标定物的第一点云信息以及第二传感器采集所述标定物的第二点云信息，所述标定物包括相互垂直的三个标定平面；
[0033]第一处理模块，拟合得到所述第一点云信息在所述三个标定平面上的点云线以及所述第二点云信息在所述三个标定平面上的点云平面；
[0034]第二处理模块，用于基于所述点云线，获取所述第一传感器相对于所述标定物的第一位姿信息；
[0035]第三处理模块，用于基于所述点云平面，获取所述第二传感器相对于所述标定物的第二位姿信息；
[0036]第四处理模块，用于基于所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定所述第一传感器和所述第二传感器间的外部参数。
[0037]根据本专利技术第三方面实施例的机器人，包括：
[0038]第一传感器和第二传感器：
[0039]控制器，所述控制器基于上述的外参标定方法，确定所述第一传感器和所述第二传感器间的外部参数。
[0040]根据本专利技术第四方面实施例的电子设备，包括存储器、处理器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任一种所述外参标定方法。
[0041]根据本专利技术第五方面实施例的非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述外参标定方法。
[0042]根据本专利技术第六方面实施例的计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述外参标定方法。
[0043]本专利技术实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：
[0044]标定物包括三个相互垂直的平面即可，对标定物的尺寸和平面度不敏感，通过第一传感器和第二传感器同时观测标定物的三个相互垂直的平面，提取点云信息中落在三个相互垂直的平面上的点，对第一传感器和第二传感器之间的外部参数进行标定，可有效减少观测次数，提升外参标定的准确度，提升传感器间信息融合的精确度。
[0045]进一步的，基于标定物包括三个相互垂直的平面的特点，通过多点透视算法可以准确求解第一传感器采集的点云线在第一传感器的坐标系和世界坐标系的坐标信息，进而确定第一传感器相对于标定物的位姿信息。
[0046]更进一步的，基于标定物包括三个相互垂直的平面的特点，可以根据标定物的三个标定平面对应的正交基以及第二传感器的三个点云平面对应的正交基，确定第二传感器的坐标系与世界坐标系之间进行旋转变换的旋转矩阵，进而确定第二传感器相对于标定物的位姿信息。
[0047]再进一步的，基于第一传感器的点云线和第二传感器的点云平面间的线面几何约束，构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外参标定方法，其特征在于，包括：获取第一传感器采集标定物的第一点云信息以及第二传感器采集所述标定物的第二点云信息，所述标定物包括相互垂直的三个标定平面；拟合得到所述第一点云信息在所述三个标定平面上的点云线以及所述第二点云信息在所述三个标定平面上的点云平面；基于所述点云线，确定所述第一传感器相对于所述标定物的第一位姿信息；基于所述点云平面，确定所述第二传感器相对于所述标定物的第二位姿信息；基于所述第一位姿信息和所述第二位姿信息，确定所述第一传感器和所述第二传感器间的外部参数。2.根据权利要求1所述的外参标定方法，其特征在于，所述基于所述点云线，确定所述第一传感器相对于所述标定物的第一位姿信息，包括：基于多点透视算法，确定所述点云线的交点在第一传感器的坐标系的第一坐标和在世界坐标系的世界坐标，所述世界坐标系基于所述标定物建立；基于所述第一坐标和所述世界坐标，确定所述第一位姿信息。3.根据权利要求1所述的外参标定方法，其特征在于，所述基于所述点云平面，确定所述第二传感器相对于所述标定物的第二位姿信息，包括：获取所述点云平面在第二传感器的坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移向量，所述世界坐标系基于所述标定物建立；基于所述旋转矩阵和所述平移向量，确定所述第二位姿信息。4.根据权利要求3所述的外参标定方法，其特征在于，所述获取所述点云平面在第二传感器的坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移向量，包括：获取所述点云平面在所述第二传感器的坐标系下的第二正交基；基于所述第二正交基和所述世界坐标系的世界正交基，确定所述旋转矩阵；获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：董海青，李政斌，刘冬，奉飞飞，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：