1.一种外参标定方法,其特征在于,包括:
分别获取第一设备在多个测量位置处的第一位姿;其中,所述第一位姿为第一坐标系中的位姿;
分别获取第二设备在所述多个测量位置处的第二位姿;其中,所述第二位姿为第二坐标系中的位姿;
根据每个测量位置处的第一位姿和第二位姿、以及所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系,求解所述第一设备与所述第二设备之间的外参;
所述根据每个测量位置处的第一位姿和第二位姿、以及所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系,求解所述第一设备与所述第二设备之间的外参,包括:针对每个测量位置,以该位置处的第一位姿和第二位姿为已知量,以所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系、以及所述第一设备与所述第二设备之间的外参为未知量,构建该位置处的转换方程;
将所述外参设定为初始值,利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果;
所述利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果,包括:将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到每个转换方程对应的坐标转换关系的中间值;
通过将每个坐标转换关系的中间值代回对应的转换方程,得到一个以所述外参为未知量的方程组;
对所述方程组进行求解,得到所述外参的中间值;
判断是否满足迭代停止条件;
如果不满足,将所述外参的中间值作为新的初始值,并返回执行所述将初始值代入每个测量位置处的转换方程的步骤;
如果满足,将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果;
所述将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果,包括:将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的平移关系;
所述方法还包括:
将所述平移关系代回所述转换方程,得到所述坐标转换关系;
根据所述坐标转换关系中的旋转关系、所述第一位姿中的旋转关系、以及所述第二位姿中的旋转关系,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系;
所述根据所述坐标转换关系中的旋转关系、所述第一位姿中的旋转关系、以及所述第二位姿中的旋转关系,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系,包括:利用如下算式,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系:其中,Rbc表示所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系, 表示第i个位置处的第二位姿中的旋转关系,Rgv表示所述坐标转换关系中的旋转关系, 表示第i个位置处的第一位姿中的旋转关系。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一设备为相机,所述第二设备为携带所述相机的设备;
所述分别获取第一设备在多个测量位置处的第一位姿,包括:
分别获取相机在多个测量位置处的第一位姿;其中,所述第一位姿为视觉坐标系中的位姿;
所述分别获取第二设备在所述多个测量位置处的第二位姿,包括:
分别获取携带所述相机的设备在所述多个测量位置处的第二位姿;其中,所述第二位姿为世界坐标系中的位姿。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述分别获取相机在多个测量位置处的第一位姿,包括:获取相机在多个测量位置处针对标定板采集的标定图像;
基于所述标定图像,获取所述相机在每个测量位置处的第一位姿;
在所述分别获取携带所述相机的设备在所述多个测量位置处的第二位姿之后,还包括:将所述第二位姿转换为与所述第一位姿自由度相同的位姿。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
控制携带相机的设备进行一段折线运动;其中,所述折线运动中包括第一直线运动和第二直线运动;
所述分别获取相机在多个测量位置处的第一位姿,包括:
分别获取所述相机在所述第一直线运动中第一位置和第二位置处的位姿、以及在所述第二直线运动中第三位置和第四位置处的位姿,作为第一位姿;
所述分别获取携带所述相机的设备在所述多个测量位置处的第二位姿,包括:分别获取所述设备在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置处的位姿,作为第二位姿。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到每个转换方程对应的坐标转换关系的中间值,包括:将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到所述第一设备在所述第二坐标系中的第一轨迹;
通过将所述第一轨迹与所述第一位姿形成的第二轨迹进行配准,得到所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系的中间值。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述转换方程为:坐标转换关系×第一位姿=第二位姿×外参;
所述转换方程的展开表达式为:
其中,R表示旋转关系,t表示平移关系,下标中g表示第二坐标系,v表示第一坐标系,b表示第二设备的坐标系,c表示第一设备的坐标系,下标中的两个字母表示由右边字母表示的坐标系转换至由左边字母表示的坐标系;i表示第i个测量位置处;
由所述表达式推导得到旋转分量等式:
由所述表达式推导得到平移分量等式:
所述将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到所述第一设备在所述第二坐标系中的第一轨迹,包括:将tbc的初始值代入所述平移分量等式右侧,得到所述第一设备在所述第二坐标系中的第一轨迹所述通过将所述第一轨迹与所述第一位姿形成的第二轨迹进行配准,得到所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系的中间值,包括:根据所述平移分量等式,得到 表示所述第一位姿形成的第二轨
迹;
通过对所述第一轨迹 与所述第二轨迹 进行刚体变换,得到所述坐标转换关系的中间值。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果,包括:利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述外参和所述坐标转换关系;
将得到的外参和坐标转换关系代回每个转换方程,判断每个转换方程的残差是否满足校验条件;
如果满足,将得到的外参确定为所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果。
8.一种外参标定装置,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于分别获取第一设备在多个测量位置处的第一位姿;其中,所述第一位姿为第一坐标系中的位姿;
第二获取模块,用于分别获取第二设备在所述多个测量位置处的第二位姿;其中,所述第二位姿为第二坐标系中的位姿;
求解模块,用于根据每个测量位置处的第一位姿和第二位姿、以及所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系,求解所述第一设备与所述第二设备之间的外参;
所述求解模块,包括:
构建子模块,用于针对每个测量位置,以该位置处的第一位姿和第二位姿为已知量,以所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系、以及所述第一设备与所述第二设备之间的外参为未知量,构建该位置处的转换方程;
求解子模块,用于将所述外参设定为初始值,利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果;
所述求解子模块,包括:
第一代入单元,用于将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到每个转换方程对应的坐标转换关系的中间值;
第二代入单元,用于通过将每个坐标转换关系的中间值代回对应的转换方程,得到一个以所述外参为未知量的方程组;
求解单元,用于对所述方程组进行求解,得到所述外参的中间值;
判断单元,用于判断是否满足迭代停止条件;如果不满足,触发第一确定单元;如果满足,触发第二确定单元;
第一确定单元,用于将所述外参的中间值作为新的初始值,并触发所述第一代入单元;
第二确定单元,用于将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果;
所述求解子模块,还用于:
将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的平移关系;将所述平移关系代回所述转换方程,得到所述坐标转换关系;根据所述坐标转换关系中的旋转关系、所述第一位姿中的旋转关系、以及所述第二位姿中的旋转关系,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系;
所述求解子模块,具体用于利用如下算式,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系:其中,Rbc表示所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系, 表示第i个位置处的第二位姿中的旋转关系,Rgv表示所述坐标转换关系中的旋转关系, 表示第i个位置处的第一位姿中的旋转关系。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一设备为相机,所述第二设备为携带所述相机的设备;
所述第一获取模块,具体用于:分别获取相机在多个测量位置处的第一位姿;其中,所述第一位姿为视觉坐标系中的位姿;
所述第二获取模块,具体用于:分别获取携带所述相机的设备在所述多个测量位置处的第二位姿;其中,所述第二位姿为世界坐标系中的位姿。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述第一获取模块,具体用于:获取相机在多个测量位置处针对标定板采集的标定图像;基于所述标定图像,获取所述相机在每个测量位置处的第一位姿;
所述第二获取模块,还用于:将所述第二位姿转换为与所述第一位姿自由度相同的位姿。
11.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:控制模块,用于控制携带相机的设备进行一段折线运动;其中,所述折线运动中包括第一直线运动和第二直线运动;
所述第一获取模块,具体用于:分别获取所述相机在所述第一直线运动中第一位置和第二位置处的位姿、以及在所述第二直线运动中第三位置和第四位置处的位姿,作为第一位姿;
所述第二获取模块,具体用于:分别获取所述设备在所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置和所述第四位置处的位姿,作为第二位姿。
12.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第一代入单元,具体用于:将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到所述第一设备在所述第二坐标系中的第一轨迹;通过将所述第一轨迹与所述第一位姿形成的第二轨迹进行配准,得到所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系的中间值。
13.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述求解子模块,还用于:利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述外参和所述坐标转换关系;将得到的外参和坐标转换关系代回每个转换方程,判断每个转换方程的残差是否满足校验条件;如果满足,将得到的外参确定为所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果。
14.一种外参标定系统,其特征在于,包括:第一设备、第二设备和标定设备;其中,所述第二设备,用于携带所述第一设备移动至多个测量位置;
所述标定设备,用于分别获取所述第一设备在所述多个测量位置处的第一位姿;其中,所述第一位姿为第一坐标系中的位姿;分别获取第二设备在所述多个测量位置处的第二位姿;其中,所述第二位姿为第二坐标系中的位姿;根据每个测量位置处的第一位姿和第二位姿、以及所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系,求解所述第一设备与所述第二设备之间的外参;
所述标定设备,具体用于针对每个测量位置,以该位置处的第一位姿和第二位姿为已知量,以所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系、以及所述第一设备与所述第二设备之间的外参为未知量,构建该位置处的转换方程;将所述外参设定为初始值,利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果;
所述标定设备,具体用于将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到每个转换方程对应的坐标转换关系的中间值;通过将每个坐标转换关系的中间值代回对应的转换方程,得到一个以所述外参为未知量的方程组;对所述方程组进行求解,得到所述外参的中间值;判断是否满足迭代停止条件;如果不满足,将所述外参的中间值作为新的初始值,并返回执行所述将初始值代入每个测量位置处的转换方程的步骤;如果满足,将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的外参标定结果;
所述标定设备,具体用于将所述外参的中间值确定为所述第一设备与所述第二设备之间的平移关系;将所述平移关系代回所述转换方程,得到所述坐标转换关系;根据所述坐标转换关系中的旋转关系、所述第一位姿中的旋转关系、以及所述第二位姿中的旋转关系,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系;
所述标定设备,具体用于利用如下算式,计算所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系:其中,Rbc表示所述第一设备与所述第二设备之间的旋转关系, 表示第i个位置处的第二位姿中的旋转关系,Rgv表示所述坐标转换关系中的旋转关系, 表示第i个位置处的第一位姿中的旋转关系。
15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述第一设备为相机;
所述相机,还用于在所述多个测量位置处,针对标定板进行图像采集,得到多张标定图像,将所述多张标定图像发送至所述标定设备;
所述第二设备,还用于将所述第二设备在所述多个测量位置处的第二位姿发送至所述标定设备;
所述标定设备,还用于根据所述多张标定图像,获取所述相机在每个测量位置处的第一位姿;接收所述第二设备发送的第二位姿。
16.一种机器人,其特征在于,所述机器人携带相机同步移动,所述机器人包括移动部件和处理器,所述移动部件,用于将所述机器人移动至多个测量位置;
所述处理器,用于分别获取所述相机在多个测量位置处的第一位姿;其中,所述第一位姿为第一坐标系中的位姿;分别获取所述机器人在所述多个测量位置处的第二位姿;其中,所述第二位姿为第二坐标系中的位姿;根据每个测量位置处的第一位姿和第二位姿、以及所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系,求解所述相机与所述机器人之间的外参;
所述处理器,具体用于针对每个测量位置,以该位置处的第一位姿和第二位姿为已知量,以所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系、以及所述相机与所述机器人之间的外参为未知量,构建该位置处的转换方程;将所述外参设定为初始值,利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述相机与所述机器人之间的外参标定结果;
所述处理器,具体用于针对每个测量位置,以该位置处的第一位姿和第二位姿为已知量,以所述第一坐标系与所述第二坐标系之间的坐标转换关系、以及所述相机与所述机器人之间的外参为未知量,构建该位置处的转换方程;将所述外参设定为初始值,利用所述初始值对每个测量位置处的转换方程中的坐标转换关系和所述外参进行交替迭代求解,得到所述相机与所述机器人之间的外参标定结果;
所述处理器,具体用于将初始值代入每个测量位置处的转换方程,得到每个转换方程对应的坐标转换关系的中间值;通过将每个坐标转换关系的中间值代回对应的转换方程,得到一个以所述外参为未知量的方程组;对所述方程组进行求解,得到所述外参的中间值;
判断是否满足迭代停止条件;如果不满足,将所述外参的中间值作为新的初始值,并返回执行所述将初始值代入每个测量位置处的转换方程的步骤;如果满足,将所述外参的中间值确定为所述相机与所述机器人之间的外参标定结果;
所述处理器,具体用于将所述外参的中间值确定为所述相机与所述机器人之间的平移关系;将所述平移关系代回所述转换方程,得到所述坐标转换关系;根据所述坐标转换关系中的旋转关系、所述第一位姿中的旋转关系、以及所述第二位姿中的旋转关系,计算所述相机与所述机器人之间的旋转关系;
所述处理器,具体用于利用如下算式,计算所述相机与所述机器人之间的旋转关系:其中,Rbc表示所述相机与所述机器人之间的旋转关系, 表示第i个位置处的第二位姿中的旋转关系,Rgv表示所述坐标转换关系中的旋转关系, 表示第i个位置处的第一位姿中的旋转关系。