[发明专利]一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法及装置，其中所述方法包括在立体靶标世界参考坐标系中扫描立体靶标上所有特征点的三维坐标，得到所述立体靶标上所有特征点的立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集；测量每个传感器对应的立体靶标上所有特征点的三维坐标，得到所述立体靶标上所有特征点的各传感器坐标系的三维坐标点集；计算两个坐标系对应点之间的刚体变化关系，得到多传感器的位姿关系。本申请提供的方法及装置，利用具有鲜明特征的立体靶标可辅助精确获取传感器坐标系下特征点的坐标值；利用标定结果迭代寻优，可以很好地提高抗干扰性，提升标定精度；而且，此标定方法可同时标定多个传感器的位姿关系，标定步骤简单高效。

技术领域

本申请实施例涉及三维扫描领域，特别涉及一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法及装置。

背景技术

3D传感器有着测量精度高、测量速度快及结构简单等优势，已广泛应用于工业检测、工业智造、文物数字化、生物医疗等领域。

而由于高精度3D传感器的测量范围较小，为应对大范围物体的高精度非接触式测量，通常需要通过3D标定技术获取不同视角下多个传感器的位姿关系，进而将各传感器的测量坐标系统一到同一坐标系下，完成大范围的拼接测量，标定的精度直接影响后续的测量精度。

现有标定技术多为通过拍摄二维圆形靶标、标准黑白棋盘格或外加条纹投影技术获取对应特征点进行标定，这类方法易受环境光照干扰，鲁棒性较差，且一般为两两相机逐对标定，并需拍摄多个位姿下的靶标图像，操作繁琐复杂，标定效率低，且二维标定算法一般只能利用特征点的二维坐标信息运算，缺乏三维空间信息，导致多传感器位姿标定结果精度较低。

发明内容

为了解决现有技术中二维标定方法易受环境光照干扰，鲁棒性较差，且一般为两两相机逐对标定，并需拍摄多个位姿下的靶标图像，操作繁琐复杂，标定效率低，且二维标定算法只能得到标定点的二维坐标，无法完全获取标定点的全部信息，导致标定精度较低等问题，本申请提供了一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法及装置。

第一方面，本申请提供了一种基于立体靶标的多传感器位姿标定方法，所述方法包括：

在立体靶标世界参考坐标系中扫描立体靶标上所有特征点的三维坐标，得到所述立体靶标上所有特征点的立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集P_w＝{p_w1,p_w2,p_w3…p_wn}，其中p_wn为第n个传感器视野中的特征点在立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集；

分别测量每个传感器对应的立体靶标上所有特征点的三维坐标，通过特征点求取算法计算所述特征点在各传感器坐标系中的位置关系，得到所述立体靶标上所有特征点的各传感器坐标系的三维坐标点集P_s＝{p_s1,p_s2,p_s3…p_sn}，其中p_sn为第n个传感器坐标系的三维坐标点集；

计算所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集P_w与所述各传感器坐标系的三维坐标点集P_s对应点之间的刚体变化关系，得到多传感器的位姿关系。

进一步地，所述方法还包括：对所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集P_w以及所述各传感器坐标系的三维坐标点集P_s进行优化处理；所述优化处理的步骤包括：

对所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集P_w以及所述各传感器坐标系的三维坐标点集P_s对应点进行标定，计算标定点对的刚体变化关系，运用所述标定点对的刚体变化关系计算所述各传感器坐标系的三维坐标点集在所述立体靶标世界参考坐标系的三维坐标点集，得到标定点对结果理论值；

设定距离阈值；