[发明专利]一种移动机器人的校准方法、装置及设备

权利要求书

1.一种移动机器人的校准方法，其特征是，包括以下步骤：

获取标定平面中3D相机和2D激光传感器的点云数据；

建立平面方程，代入点云数据后得到误差方程；

使用非线性最小二乘法对误差方程进行求解，得到最终参数；

根据最终参数对移动机器人进行校准；

所述建立平面方程，得到误差方程，包括：

标定平面在相机坐标系P中的平面方程为：

Ax+By+Cz+D＝0

使用RANSAC算法对标定平面进行拟合，得到拟合后平面方程；

设2D激光传感器获取的点云数据为((x₁,y₁),(x₂,y₂)Λ(x_i,y_i))，将2D激光传感器数据代入平面方程，得到矩阵方程：

其中，A,B,C,D为根据相机点云数据求出的已知参数，Φ和Δ为待求解参数，Φ表示相机相对2D激光传感器的方向的3*3的正交矩阵，Δ表示对应的相对位置的3维向量；

将标定板不同姿态下的相机平面与激光数据的误差累计，得到最终的误差方程：

其中，A_i,B_i,C_i,D_i为根据相机点云数据(x_i，y_i)对应的参数。

2.根据权利要求1所述的移动机器人的校准方法，其特征是，所述获取标定平面中3D相机和外部2D激光传感器的点云数据，包括：

3D相机坐标系用P＝[X,Y,Z]^T表示，以2D激光传感器的原点定义激光坐标系，并且激光扫描平面为平面Y＝0；

从3D相机坐标系到激光坐标系的刚体变换方程为：

P^f＝ΦP+Δ

其中，P^f为3D相机坐标系下的一个点P在激光坐标系下的表示。

3.根据权利要求1所述的移动机器人的校准方法，其特征是，所述对误差方程进行求解，得到最终参数，包括：

使用最小二乘法对误差方程求解得到最终参数。

4.一种移动机器人的校准装置，其特征是，包括：

数据获取模块，用于获取标定平面中3D相机和2D激光传感器的点云数据；

方程模块，用于建立平面方程，代入点云数据后得到误差方程；

方程求解模块，用于使用非线性最小二乘法对误差方程进行求解，得到最终参数；

校准模块，用于根据最终参数对移动机器人进行校准；

所述方程模块，具体用于：

标定平面在相机坐标系P中的平面方程为：

Ax+By+Cz+D＝0

使用RANSAC算法对标定平面进行拟合，得到拟合后平面方程；

设2D激光传感器获取的点云数据为((x₁,y₁),(x₂,y₂)Λ(x_i,y_i))，将2D激光传感器数据代入平面方程，得到矩阵方程：

其中，A,B,C,D为根据相机点云数据求出的已知参数，Φ和Δ为待求解参数，Φ表示相机相对2D激光传感器的方向的3*3的正交矩阵，Δ表示对应的相对位置的3维向量；

将标定板不同姿态下的相机平面与激光数据的误差累计，得到最终的误差方程：

其中，A_i,B_i,C_i,D_i为根据相机点云数据(x_i，y_i)对应的参数。