[發(fā)明專利]移動機器人的多傳感器的聯(lián)合標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610091699.6
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105758426B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市杉川機器人有限公司
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 吳開磊

本發(fā)明專利申請揭示了一種移動機器人的多傳感器的聯(lián)合標定方法，所述移動機器人包括2D激光雷達和相機，包括以下步驟：S1：采用針孔攝像機模型對相機進行內(nèi)參數(shù)標定，得到相機的內(nèi)參數(shù)矩陣；S2：將相機和2D激光雷達放置在移動機器人的固定位置，使得2D激光雷達和相機在移動機器人運動過程中保持不變；S3：獲取ti時刻相機在世界坐標系下的位置，i為正整數(shù)；S4：獲取ti時刻2D激光雷達在世界坐標系下的位置；S5：重復(fù)步驟S3、S4直到i不小于4；S6：根據(jù)，得到相機與2D激光雷達的旋轉(zhuǎn)矩陣旋轉(zhuǎn)矩陣R_cl以及平移矩陣t_cl。本發(fā)明專利申請技術(shù)方案完全脫離標定板的限制，可以在多種環(huán)境下進行標定，還可以在使用過程中實時標定，解決了現(xiàn)階段移動機器人僅出廠標定參數(shù)，至后期參數(shù)出現(xiàn)波動的造成的定位誤差，方便用戶在使用過程中進行校正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動機器人，特別是移動機器人的多傳感器的聯(lián)合標定方法。

背景技術(shù)

移動機器人自主導(dǎo)航是機器人研究領(lǐng)域的一個熱點，移動機器人導(dǎo)航要求機器人通過傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實現(xiàn)在有障礙物的環(huán)境中自主定位。不同類型傳感器之間的信息融合是提高機器人環(huán)境理解與認知性能的必備手段，其為移動機器人提供更精確的環(huán)境信息。

近年來，有許多系統(tǒng)開始集成使用camera與2DLase-Rangefinder結(jié)合的方式，視覺具有探測范圍寬，獲取信息完整、價格低等優(yōu)點，但由于其易受外界環(huán)境影響如光照，存在目標缺失以及模糊等問題。激光受外部環(huán)境變化影響小，但存在數(shù)據(jù)點稀疏，掃描頻率低的缺點，將二者融合，可以彌補各自缺失。

在進行數(shù)據(jù)融合時，多傳感器的標定是必須解決的問題之一。標定一般分為各傳感器自身參數(shù)的標定以及多傳感器的聯(lián)合標定。各傳感器自身參數(shù)的標定是為了保證所采集數(shù)據(jù)的準確性，而多傳感器的聯(lián)合標定是為了多傳感器數(shù)據(jù)的準確匹配,確保數(shù)據(jù)融合的準確性。在針對camera與Laser傳感器的標定中，必須預(yù)先獲得他們之間的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣。目前的標定方法中較多使用黑白棋盤格標定板的方法進行標定，該方法如(QilongZhang，Robert Pless.Extrinsic calibration for camera and laser ranger finder(improves camera intrinsic calibration).IEEE IROS，pp.2301-2306，2004)(譯為：相機與激光雷達外參數(shù)的標定(同時優(yōu)化相機內(nèi)參數(shù)))中所述。但該方法依賴于掃描物質(zhì)的特性及距離激光的遠近，同時激光數(shù)據(jù)點的稀疏程度也極大地影響標定結(jié)果。

另有采用特殊形狀的標定物，如四足錐狀體標定鍵，通過分割激光掃描點位于四個足之間各個不同部位的數(shù)據(jù)和標定鍵的形狀進行比對來獲取外參數(shù)信息。這種方法存在的主要技術(shù)問題就在于對標定物的工藝要求較高；其次，通過標定鍵形狀約束跟分割的數(shù)據(jù)的比對作為掃描位置的估計的方法其數(shù)學(xué)變換復(fù)雜，且本身就很難精確，再利用估計的結(jié)果進行標定計算，精度不高；最后，盡管該方法不需要相機的參與，屬于單獨標定的方法，但其標定精度不如上述 Zhang等人的方法。

綜上所述，現(xiàn)有所存在方法的研究工作重點主要集中于怎樣估計激光雷達的掃描線上，依賴于外部標定板的較多，限定了標定的外部條件。然后，利用本身有誤差的估計結(jié)果來進行外參數(shù)的計算，使得標定結(jié)果的準確度不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明專利申請的目的在于提供移動機器人的多傳感器的聯(lián)合標定方法，以解決背景技術(shù)中的問題。

本發(fā)明方法的基本原理如下：