标定方法、装置、系统、可读存储介质和芯片与流程

本发明涉及机器人标定领域，具体而言，涉及一种标定方法、一种标定装置、一种标定系统、一种可读存储介质和一种芯片。

背景技术：

1、平面工作机器人在工作状态中需要对内置的相机进行标定，从而完成各项工作。相关技术中，标定的图案一般为规则图形，在对平面工作机器人完成标定后，仅在相机光轴与标定板平面成垂直视角或者接近垂直视角两种情况下，具有较好的识别效果，一旦光轴与标定板自检的角度较小，则会产生较大的畸变，甚至完全无法进行标定。

技术实现思路

1、为了解决或改善上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种标定方法。

2、本发明的另一个目的在于提供一种标定装置。

3、本发明的另一个目的在于提供一种标定系统。

4、本发明的另一个目的在于提供一种可读存储介质。

5、本发明的另一个目的在于提供一种芯片。

6、为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种标定方法，用于标定系统，标定系统包括平面工作机器人和设于平面工作机器人上的相机设备，标定方法包括：获取目标标定图案；确定目标标定图案的特征参数，特征参数包括特征点的中心坐标参数和尺寸参数；根据特征参数对目标标定板进行投影，以在目标标定板上生成实际标定图案；根据平面工作机器人的外参参数调整相机设备的位置；对相机设备进行平面坐标标定。

7、根据本发明提供的标定方法，主要用于由平面工作机器人和相机设备组成的标定系统，相机设备可选用较低成本的单目相机，本方案的主要目标是生成用于单目相机平面坐标估计的标定图案，以在考虑了畸变和距离的情况下提高特征点坐标提取的准确性。具体地，先获取目标标定图案，该目标标定图案通常是一个特殊设计的标定板，具有已知的特征。再确定目标标定图案的特征参数，提取目标标定图案的特征，通常包括特征点的中心坐标参数和尺寸参数。这些参数提供了关于标定图案的关键信息。再使用特征参数将目标标定图案投影到目标标定板上，生成实际标定图案。这个过程可以考虑相机的内参和畸变参数，以获得准确的投影。最终根据平面工作机器人的外参参数，对相机设备的位置进行调整，其中，外参参数包括机器人的位姿信息，即机器人的位置和方向。在这一步，根据这些外参参数，调整相机设备的位置，以确保相机设备与标定板正确对齐。最后进行标定，即对相机设备进行平面坐标标定。这可以包括确定相机的内参参数，以及将相机坐标系与平面工作机器人的工作坐标系进行标定，以便后续的测量和控制能够准确进行。

8、可以理解，本方案中，根据机器人工作特性，确定标定图案的基本图形，如圆形、网格等，设计理想标定板。然后将相机看作投影仪，利用相机的近似内外参数对理想标定板进行投影变换，生成具有投影效果的标定板。由于投影过程中考虑了畸变，相机拍摄的实际成像与理想标定板更接近。该方法规避了距离和畸变导致的标定图案变形问题，从而提高后续特征点坐标提取的准确性。

9、另外，本发明提供的上述技术方案还可以具有如下附加技术特征：

10、在一些技术方案中，可选地，根据特征参数对目标标定板进行投影，以在目标标定板上生成实际标定图案，具体包括：获取相机设备与标定平面的距离参数；确定目标标定板的标定区域中与光轴方向垂直的第一尺寸和与光轴方向平行的第二尺寸；根据距离参数、第一尺寸和第二尺寸确定目标标定板上的成像像素坐标；根据成像像素坐标进行投影，并根据漫水填充法对投影后生成的前景点进行连接并进行反相处理。

11、在该技术方案中，在根据特征参数对目标标定板进行投影的过程中，首先，需要确定相机设备与标定平面之间的距离参数。这个参数是用来校正投影的，因为距离会影响像素坐标和实际坐标之间的关系。在目标标定板上，需要确定用于投影的标定区域。这个区域的尺寸包括与光轴方向垂直的第一尺寸和与光轴方向平行的第二尺寸。这些尺寸将帮助确定要在标定板上生成的实际标定图案的大小和形状。利用距离参数、第一尺寸和第二尺寸，可以计算出在标定板上生成的实际标定图案的成像像素坐标。这些坐标将确定在图像上的位置和形状。具体地，根据距离参数和第一尺寸可确定成像像素坐标中的横坐标，根据距离参数和第二尺寸可确定成像像素坐标中的纵坐标。使用计算出的成像像素坐标，将实际标定图案投影到标定板上。可以理解，这个投影考虑了距离参数，以确保生成的图案与实际标定板的形状一致。最终为了确保生成的标定图案是连续的，并且可以准确测量，可以使用漫水填充法将前景点连接起来。此外，可能需要对生成的图案进行反相处理，以便后续的测量可以准确进行。

12、总的来说，本方案的目的是生成一个准确的标定图案，以便在后续的标定过程中使用。这个标定图案将帮助机器人系统准确识别和测量目标标定板，从而提高系统的定位和测量精度。

13、在一些技术方案中，可选地，在根据特征参数对目标标定板进行投影之前，还包括：获取相机设备的畸变参数；根据特征参数确定目标标定图案的边缘点集；根据畸变参数对边缘点集中的点进行去畸变操作。

14、在该技术方案中，在标定板投影之前，还涉及获取相机设备的畸变参数以及进行去畸变操作，具体地，先从相机设备中获取畸变参数。这些参数通常包括径向畸变和切向畸变。径向畸变是由于非理想的透镜形状引起的，而切向畸变是由于相机镜头不完美安装引起的。再使用特征参数(即在上文提到的中心坐标参数和尺寸参数)确定目标标定图案的边缘点集。这些边缘点是标定图案的外轮廓。最终使用获得的畸变参数对边缘点集中的每个点进行去畸变操作。这个操作将校正畸变，使边缘点的位置更接近它们在没有畸变的情况下的位置。

15、本方案可使目标标定板上的特征点更准确地映射到图像中，以便后续的投影和测量是准确的。畸变校正可以显著改善图像的质量，从而提高标定的准确性。

16、在一些技术方案中，可选地，根据平面工作机器人的外参参数摆放相机设备，具体包括：将目标标定板设置在相机设备的取景方向；获取相机设备的图像信息；根据图像信息确定标定偏差；根据标定偏差的大小调整目标标定板。

17、在该技术方案中，在平面工作机器人的外参参数调整相机设备位置的过程中，通过将目标标定板设置在相机设备的取景方向，即将目标标定板放置在相机设备可见的位置，以确保相机能够看到标定板。启动相机设备以获取标定板的图像。这通常需要在相机上设置适当的曝光时间、焦距和其他参数，以确保图像清晰度和可见性。在获取图像后，使用计算机视觉技术来分析图像以确定标定板相对于相机设备的位置和方向。这可以包括检测标定板上的特征点，如角点，然后计算它们的相对位置。这些特征点通常是已知的，因此可以用于确定标定偏差。最终根据标定偏差的分析结果，可以确定标定板的位置和方向是否正确。如果存在偏差，需要调整标定板的位置，以确保其在相机视野内的位置是准确的。这通常涉及平移和旋转标定板，以纠正偏差。

18、通过这些步骤，相机设备的位置可以根据外参参数进行校准，以确保相机能够准确地看到目标标定板。这是相机标定过程中的关键步骤，因为正确的相机位置对于后续的标定和测量非常重要。

19、在一些技术方案中，可选地，目标标定图案包括多个阵列排布的圆形特征点，每排圆形特征点的点间距相同且半径相同，不同排的圆形特征点的点间距不同且半径不同。

20、在该技术方案中，特征点以多行多列的方式排布，形成了一个网格状结构。每一排都包含一组圆形特征点。在每一排内，圆形特征点之间的距离是相等的，这意味着它们均匀分布在相同的间隔内。此外，这些圆形特征点的半径也是相同的，这有助于保持它们的统一性。虽然每一排内的特征点具有相同的点间距和半径，但不同排之间的特征点可以有不同的间距和半径。这意味着标定图案具有垂直方向上的变化，点间距和半径可能逐渐变大或变小。

21、这种规则的排列和变化有助于标定算法在图像中检测和识别这些特征点。当标定板与相机成像时，这些特征点的规则性和变化性可用于确定相机的内外参数，以进行标定。此类标定图案通常用于摄像机标定，机器视觉系统的校准，或在机器人和自动导航系统中用于测距和导航。

22、本发明第二方面提供了一种标定装置，用于标定系统，标定系统包括平面工作机器人和设于平面工作机器人上的相机设备，标定装置包括：获取模块，用于获取目标标定图案；参数确定模块，用于确定目标标定图案的特征参数，特征参数包括特征点的中心坐标参数和尺寸参数；投影模块，用于根据特征参数对目标标定板进行投影，以在目标标定板上生成实际标定图案；标定模块，用于根据平面工作机器人的外参参数调整相机设备的位置，对相机设备进行平面坐标标定。

23、根据本发明的标定装置的技术方案，主要包括获取模块、参数确定模块、投影模块和标定模块，主要用于由平面工作机器人和相机设备组成的标定系统，相机设备可选用较低成本的单目相机，本方案的主要目标是生成用于单目相机平面坐标估计的标定图案，以在考虑了畸变和距离的情况下提高特征点坐标提取的准确性。具体地，先获取目标标定图案，该目标标定图案通常是一个特殊设计的标定板，具有已知的特征。再确定目标标定图案的特征参数，提取目标标定图案的特征，通常包括特征点的中心坐标参数和尺寸参数。这些参数提供了关于标定图案的关键信息。再使用特征参数将目标标定图案投影到目标标定板上，生成实际标定图案。这个过程可以考虑相机的内参和畸变参数，以获得准确的投影。最终根据平面工作机器人的外参参数，对相机设备的位置进行调整，其中，外参参数包括机器人的位姿信息，即机器人的位置和方向。在这一步，根据这些外参参数，调整相机设备的位置，以确保相机设备与标定板正确对齐。最后进行标定，即对相机设备进行平面坐标标定。这可以包括确定相机的内参参数，以及将相机坐标系与平面工作机器人的工作坐标系进行标定，以便后续的测量和控制能够准确进行。

24、本发明第三方面提供了一种标定系统，包括：如上述任一标定装置；平面工作机器人，包括移动装置以及设于移动装置上的相机设备。

25、本发明另一方面提供了一种标定系统，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现上述任一技术方案中的标定方法的步骤。

26、本发明第四方面提供了一种可读存储介质，可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一技术方案中的标定方法的步骤。

27、本发明第五方面提供了一种芯片，芯片包括处理器和通信接口，通信接口和处理器耦合，处理器用于运行程序或指令，实现上述任一技术方案中的标定方法的步骤。

28、本发明的技术方案的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。