[发明专利]行走机器人的手眼标定方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种行走机器人的手眼标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立空间坐标系，自所述行走机器人垂直于地面的方向为Y轴的正方向；

基于地面旋转所述行走机器人，并通过相机模块从多个视角拍摄一垂直于地面的棋盘格贴，得到多张第一类图像；

在每一张第一类图像中建立图像坐标系，将第n张第一类图像中所述棋盘格贴的水平线的延展方向的交点的坐标(x_n，y_n)作为灭点坐标；

设每个第一类图像的图像坐标系中过该图像的灭点的灭线的表达式为y＝kx+b，在所述灭线上搜索一个参考灭点，过该参考灭点设置多根直线，每根所述直线各自对应一设有角点的水平线，使每根所述直线与对应的所述水平线上的各个角点的间距求和为第一间距总量，将与该灭点对应每根所述直线的第一间距总量的最小值求和作为第二间距总量，将所有第一类图像的第二间距总量求和作为第三间距总量，沿所述灭线上移动所述参考灭点，获得每个所述参考灭点第三间距总量；

获得同时满足并且所述第三间距总量最小时的斜率k和截距b；

建立关于Y轴的由空间坐标系到图像坐标系的第一转换矩阵其中，f为相机模块的像素焦距，c_x，c_y为相机光心在图像坐标系中的横坐标和纵坐标；

建立关于Z轴的由空间坐标系到图像坐标系的第二转换矩阵；

将第一转换矩阵与第二转换矩阵叉乘，得到关于X轴的由空间坐标系到图像坐标系的第三转换矩阵；

根据所述第一转换矩阵、第二转换矩阵和第三转换矩阵获得由空间坐标系到图像坐标系的转换矩阵R；

通过重投影，获得在转换矩阵R下的平移量矩阵T；

设空间坐标系的坐标的矩阵为P，相机坐标系的坐标的矩阵为Q；根据P＝J*(R*Q+T)，进行相机坐标系的坐标与空间坐标系的坐标之间的转换，J为相机模块的内参矩阵。

2.如权利要求1所述的行走机器人的手眼标定方法，其特征在于：所述行走机器人的旋转中心为原点，过所述旋转中心垂直于地面的方向为Y轴的正方向；所述空间坐标系中Z轴的正方向为所述行走机器人的前进方向，X轴的正方向为按照右手系将Y轴和Z轴叉乘得到的方向；

根据关于Y轴的转换矩阵获得分别关于Z轴以及X轴的由空间坐标系到图像坐标系的转换矩阵。

3.如权利要求2所述的行走机器人的手眼标定方法，其特征在于：还包括以下步骤：

所述行走机器人的前进方向与地面的一参考直线平行；

相机模块拍摄带有参考直线的第二类图像，在第二类图像中建立图像坐标系，设所述参考直线与灭线的交点的坐标(x_r，y_r)作为Z轴的灭点坐标；

所述第二转换矩阵为：

4.如权利要求3所述的行走机器人的手眼标定方法，其特征在于：所述第三转换矩阵为：

其中，

o、p均为中间变量。

5.如权利要求4所述的行走机器人的手眼标定方法，其特征在于：所述转换矩阵为：

其中，q为中间变量。

6.如权利要求4所述的行走机器人的手眼标定方法，其特征在于：还包括以下步骤：

设所述空间坐标系到所述图像坐标系的平移量矩阵为T，

7.如权利要求6所述的行走机器人的手眼标定方法，其特征在于：通过相机模块拍摄一平铺于地面的棋盘格贴，所述棋盘格贴的行方向与所述行走机器人的前进方向平行或垂直，得到第三类图像，在第三类图像中建立图像坐标系，获得每个角点在图像坐标系中的平面坐标，获得所有角点的平面坐标集合E；

根据所述棋盘格贴的每个角点在所述空间坐标系中的空间坐标，获得所有角点的空间坐标集合F，

设平移量下角点的重投影误差为G，则满足G＝J*(R*F+T)-E，J为相机模块的内参矩阵；

获得当G最小时的平移量矩阵T。