[发明专利]一种地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法

说明书

本发明公开了一种地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法，包括：将第一直尺沿地面移动机器人中轴线方向放置在相机成像模块的图像视野中，调整第一直尺的位置和姿态，俯仰调整机构调整锁定；将第二直尺沿垂直于地面移动机器人中轴线方向放置在相机成像模块的图像视野中，调整第二直尺的位置和姿态，横滚调整机构调整锁定；利用机器人坐标定位器测量求得第一直尺的航向角，将地面移动机器人置于第一直尺的标尺起始位置，调整地面移动机器人的航向角与第一直尺的航向角一致，锁定航向调整机构；求得相机轴向偏置距离和相机垂直轴向偏置距离；根据控制坐标系中心GPS坐标、航向角、相机轴向偏置距离和相机垂直轴向偏置距离，求得图像中轴线GPS坐标。

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，尤其是一种地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法。

背景技术

地面移动机器人搭载相机可对路面进行高清成像，为了实现图像基于位置拼接或目标定位须对捕获的照片精确定位。目前，现有技术中的地面移动机器人通常通过双天线GPS、陀螺仪、编码器信息融合获取机器人用于运动控制的位置和航向角，但是，其受机器人本体加工精度和GPS天线在机器人本体上的安装误差影响，机器人控制所采纳的位置和航向角是无法与机器人本体物理中心点和中轴线完全对准，因此，现有技术中直接利用从机械结构上测量的相机相对于机器人本体的偏置距离和角度结果换算实时相机捕获图像的位置和航向角误差较大。

为此，本技术特提出一种地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法，其直接利用地面移动机器人运动控制的坐标系对相机偏转角度调整，并测量相机坐标系相对机器人运动控制坐标系的偏置距离，以保证准确可靠。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法，本发明采用的技术方案如下：

一种地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法，采用机器人坐标定位器、第一直尺、第二直尺和直角尺进行标定；所述地面移动机器人上固定有一相机姿态调整机构；所述相机姿态调整机构上设置有一相机成像模块；所述相机姿态调整机构包括横滚调整机构、俯仰调整机构、航向调整机构；所述相机成像模块垂直向下拍摄图像；

所述地面移动机器人搭载相机的调整和标定方法，包括以下步骤：

将地面移动机器人置于平整开阔平面地面上并处于静止状态，启动相机成像模块并拍摄图像；

将所述第一直尺沿地面移动机器人中轴线方向放置在相机成像模块拍摄的图像视野中，调整第一直尺的位置和姿态，并进行俯仰调整机构调整锁定；

将所述第二直尺沿垂直于地面移动机器人中轴线方向放置在相机成像模块拍摄的图像视野中，调整第二直尺的位置和姿态，并进行横滚调整机构调整锁定；

将第一直尺置于开阔平面地面上，并利用机器人坐标定位器测量求得第一直尺的航向角，将地面移动机器人置于第一直尺的标尺起始位置，调整地面移动机器人的航向角与第一直尺的航向角一致，并进行航向调整机构调整锁定；

获取图像中横向中线与第一直尺交叉位置的第一刻度，并记为相机轴向偏置距离D_y；

将直角尺贴紧在第一直尺与第二直尺之间，并读取第二直尺上第一直尺与第二直尺交叉位置的第二刻度；获取图像中竖向中心与第二直尺交叉位置的第三刻度，求得第二刻度与第三刻度之间的差值，并记为相机垂直轴向偏置距离D_x；

地面移动机器人实际采集图像过程中，根据地面移动机器人输出的控制坐标系中心GPS坐标(x₁,y₁)和航向角α，并结合相机轴向偏置距离D_y和相机垂直轴向偏置距离D_x，求得图像中心GPS坐标(x₂,y₂)，其表达式为：