[发明专利]联合标定方法、联合标定装置和联合标定系统

说明书

本申请提供了一种联合标定方法、联合标定装置和联合标定系统，该方法包括：在机器人的运动轨迹为直线运动轨迹时，获取多个第一坐标向量和多个第二坐标向量；在机器人的运动轨迹为圆弧运动轨迹时，获取相机轨迹的各轨迹点的坐标和第一雷达轨迹的各轨迹点的坐标；采用最小二乘算法对第一坐标向量和第二坐标向量进行拟合，得到目标旋转矩阵；根据目标旋转矩阵，将第一雷达轨迹的各轨迹点的坐标转换到相机坐标系下，得到多个转换轨迹点的坐标，转换轨迹点组成第二雷达轨迹；计算相机轨迹对应的圆心与第二雷达轨迹对应的圆心之间的向量，得到目标平移向量。该方法解决了现有技术中相机和雷达经常无共视区域导致基于目标的标定方法无法发挥作用的问题。

技术领域

本申请涉及设备标定技术领域，具体而言，涉及一种联合标定方法、联合标定装置、计算机可读存储介质和联合标定系统。

背景技术

定位导航精度一直是工业机器人研究的重难点，外参标定好坏决定了定位精度的高低。相机与雷达的标定方法大体分为基于运动的标定、基于锚靶的标定和基于环境的标定。基于运动的标定一般采用手眼标定理论，需要两个传感器分别获取一段路径，并基于路径进行外参标定。基于锚靶的标定方法一般会制作出相机和雷达同时能检测到的对象进行标定，例如在悬挂的方片上张贴视觉二维码，例如ArUco码或者AprilTag码。基于环境的标定一般指代基于环境中的边缘匹配进行标定，该方法会基于相机和雷达分别提取环境中的边缘信息，并构建边缘投影误差，基于该误差进行外参迭代求解。

现有技术中的一种雷达和相机外参的标定方法，基于粗提取的3D角点，在二维坐标系内构建标准网格，基于迭代优化方法，使标准网格与2D角点上的网格特征对齐，获得标准网格与2D角点的对齐位姿；基于标准网格与2D角点的对齐位姿，将对齐的2D角点从二维坐标系转换到雷达坐标系，以获得精提取的3D角点，基于精提取的3D角点和二维图像角点形成3D-2D匹配点；基于3D-2D匹配点，利用PnP方法求解雷达和相机外参，由于受工作特性所致，工业机器人上所安装相机与雷达经常并不存在共视区域，基于目标的标定方法经常无法发挥其作用。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种联合标定方法、联合标定装置、计算机可读存储介质和联合标定系统，以解决现有技术中相机和雷达经常无共视区域导致基于目标的标定方法无法发挥作用的问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种联合标定方法，应用于对设置在机器人的图像采集设备和雷达，所述标定方法包括：在所述机器人的运动轨迹为直线运动轨迹时，获取多个第一坐标向量和多个第二坐标向量，所述第一坐标向量与所述第二坐标向量一一对应，所述第一坐标向量为表示相机坐标系与世界坐标系的平移变换关系的向量，所述第二坐标向量为表示雷达坐标系与所述世界坐标系的所述平移变换关系的向量，所述第一坐标向量包括所述世界坐标系下所述相机的轨迹点的x轴坐标和y轴坐标，所述第二坐标向量包括所述世界坐标系下所述雷达的轨迹点的x轴坐标和y轴坐标，所述第一坐标向量所属的检测周期与对应的所述第二坐标向量所属的所述检测周期相同；在所述机器人的运动轨迹为圆弧运动轨迹时，获取相机轨迹的各轨迹点的坐标和第一雷达轨迹的各轨迹点的坐标，所述相机轨迹为所述世界坐标系下位于x坐标轴与y坐标轴所在平面的所述相机的运动轨迹，所述第一雷达轨迹为所述世界坐标系下位于所述x坐标轴与所述y坐标轴所在平面的所述雷达的运动轨迹；采用最小二乘算法对所述第一坐标向量和所述第二坐标向量进行拟合，得到目标旋转矩阵，所述目标旋转矩阵为表示所述相机坐标系与所述雷达坐标系的旋转变换关系的矩阵；根据所述目标旋转矩阵，将所述第一雷达轨迹的各轨迹点的坐标转换到所述相机坐标系下，得到多个转换轨迹点的坐标，所述转换轨迹点组成第二雷达轨迹；计算所述相机轨迹对应的圆心与所述第二雷达轨迹对应的圆心之间的向量，得到目标平移向量，所述目标平移向量为表示所述相机坐标系与所述雷达坐标系的所述平移变换关系的向量。