[發明專利]一種地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法

有效

• 申請號: 202010989564.8
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112135042B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 鄧勇軍;張中杰;何登科;楊睿;桂仲成
• 申請（專利權）人: 成都圭目機器人有限公司
• 主分類號: H04N23/695
• 分類號: H04N23/695;G06T7/80;G06T7/70;G01S19/45
• 代理公司: 成都佳劃信知識產權代理有限公司 51266
• 代理人: 史姣姣

本發明公開了一種地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法，包括：將第一直尺沿地面移動機器人中軸線方向放置在相機成像模塊的圖像視野中，調整第一直尺的位置和姿態，俯仰調整機構調整鎖定；將第二直尺沿垂直于地面移動機器人中軸線方向放置在相機成像模塊的圖像視野中，調整第二直尺的位置和姿態，橫滾調整機構調整鎖定；利用機器人坐標定位器測量求得第一直尺的航向角，將地面移動機器人置于第一直尺的標尺起始位置，調整地面移動機器人的航向角與第一直尺的航向角一致，鎖定航向調整機構；求得相機軸向偏置距離和相機垂直軸向偏置距離；根據控制坐標系中心GPS坐標、航向角、相機軸向偏置距離和相機垂直軸向偏置距離，求得圖像中軸線GPS坐標。

技術領域

本發明涉及移動機器人技術領域，尤其是一種地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法。

背景技術

地面移動機器人搭載相機可對路面進行高清成像，為了實現圖像基于位置拼接或目標定位須對捕獲的照片精確定位。目前，現有技術中的地面移動機器人通常通過雙天線GPS、陀螺儀、編碼器信息融合獲取機器人用于運動控制的位置和航向角，但是，其受機器人本體加工精度和GPS天線在機器人本體上的安裝誤差影響，機器人控制所采納的位置和航向角是無法與機器人本體物理中心點和中軸線完全對準，因此，現有技術中直接利用從機械結構上測量的相機相對于機器人本體的偏置距離和角度結果換算實時相機捕獲圖像的位置和航向角誤差較大。

為此，本技術特提出一種地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法，其直接利用地面移動機器人運動控制的坐標系對相機偏轉角度調整，并測量相機坐標系相對機器人運動控制坐標系的偏置距離，以保證準確可靠。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法，本發明采用的技術方案如下：

一種地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法，采用機器人坐標定位器、第一直尺、第二直尺和直角尺進行標定；所述地面移動機器人上固定有一相機姿態調整機構；所述相機姿態調整機構上設置有一相機成像模塊；所述相機姿態調整機構包括橫滾調整機構、俯仰調整機構、航向調整機構；所述相機成像模塊垂直向下拍攝圖像；

所述地面移動機器人搭載相機的調整和標定方法，包括以下步驟：

將地面移動機器人置于平整開闊平面地面上并處于靜止狀態，啟動相機成像模塊并拍攝圖像；

將所述第一直尺沿地面移動機器人中軸線方向放置在相機成像模塊拍攝的圖像視野中，調整第一直尺的位置和姿態，并進行俯仰調整機構調整鎖定；

將所述第二直尺沿垂直于地面移動機器人中軸線方向放置在相機成像模塊拍攝的圖像視野中，調整第二直尺的位置和姿態，并進行橫滾調整機構調整鎖定；

將第一直尺置于開闊平面地面上，并利用機器人坐標定位器測量求得第一直尺的航向角，將地面移動機器人置于第一直尺的標尺起始位置，調整地面移動機器人的航向角與第一直尺的航向角一致，并進行航向調整機構調整鎖定；

獲取圖像中橫向中線與第一直尺交叉位置的第一刻度，并記為相機軸向偏置距離D_y；

將直角尺貼緊在第一直尺與第二直尺之間，并讀取第二直尺上第一直尺與第二直尺交叉位置的第二刻度；獲取圖像中豎向中心與第二直尺交叉位置的第三刻度，求得第二刻度與第三刻度之間的差值，并記為相機垂直軸向偏置距離D_x；

地面移動機器人實際采集圖像過程中，根據地面移動機器人輸出的控制坐標系中心GPS坐標(x₁,y₁)和航向角α，并結合相機軸向偏置距離D_y和相機垂直軸向偏置距離D_x，求得圖像中心GPS坐標(x₂,y₂)，其表達式為：