[發明專利]一種基于光束平差的機器人方位與手眼關系同時標定方法

在審

• 申請號: 202010918696.1
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN111986271A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李巍;張立國;張旗;安成剛;李會祥;王增志;吳程飛;張志強;史明亮
• 申請（專利權）人: 廊坊和易生活網絡科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T17/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

1.一種基于光束平差的機器人方位與手眼關系同時標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，通過單目立體視覺SFM算法進行三維重建，利用RANSAC數據篩選算法對相機外參數標定數據進行閾值自適應篩選；

S2，對手眼標定方程A(α)X＝ZB做等價變換，消除標定方程中尺度因子α，利用矩陣直積法建立齊次線性方程組，代入篩選后的標定數據，進行奇異值分解，得到機器人方位與手眼關系初值；

S3，利用光束平差優化模型對機器人方位與手眼關系初值以及單目立體視覺算法得到的三維重建結果一同進行迭代優化；

S4，判斷是否滿足設定的迭代終止條件，如果滿足，則終止迭代，同時輸出機器人方位和手眼關系矩陣以及檢測目標的三維空間點坐標；

S5，利用PUMA560運動學模型建立機器人和攝像機運動軌跡仿真系統，模擬檢測目標世界坐標系、機器人基坐標系、機器人工具坐標系以及攝像機坐標系四者之間的空間變換關系，驗證標定方法的精度和魯棒性。

2.根據權利要求1所述的基于光束平差的機器人方位與手眼關系同時標定方法，其特征在于，所述步驟S2，對手眼標定方程A(α)X＝XB做等價變換，消除標定方程中尺度因子α，利用矩陣直積法建立齊次線性方程組，代入篩選后的標定數據，進行奇異值分解，得到機器人方位和手眼關系初值，具體包括：

S201，設A表示參照物世界坐標系到不同姿態的攝像機坐標系的變換矩陣，B表示為不同姿態的機器人工具坐標系到機器人基坐標系的變換矩陣，機器人手眼關系X以及機器人坐標系與世界坐標系方位關系Z，則傳統手眼標定方程表示為：AX＝ZB；考慮到尺度因子α，將傳統手眼標定方程轉化為：

A(α)X＝ZB (1)

其中A、X、Z、B都為4×4的矩陣；

S202，對A(α)X＝ZB解耦展開成旋轉和平移分開的形式為：

R_AR_X＝R_ZR_B

R_At_X+αt_A＝R_Zt_B+t_Z (3)

式中，R_A,R_X,R_Z,R_B分別表示A、X、Z、B變換矩陣中的旋轉部分，t_A,t_X,t_Z,t_B分別表示A、X、Z、B變換矩陣中的平移部分；

S203，由式(3)可知，標定方程中只有平移向量部分受尺度因子α的影響，將平移向量部分等式兩邊都乘以平移向量t_A的反對稱矩陣消去尺度因子α可得：

其中，平移向量t_A的反對稱矩陣為

S204，利用矩陣直積表示方法，將上式(4)用矩陣直積表示為：

對上式齊次線性方程組進行奇異值分解，最小特征值對應的特征向量v即為對應方程的解。