CN111089568B - 一种基于rtk+摄像头的路标标定仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RTK+摄像头的路标标定仪，涉及路标位置标定技术领域，包括标定仪本体，标定仪本体包括固定架、控制模块、电源模块、操作界面、摄像头以及RTK天线，固定架形成有承载空间，控制模块、电源模块设于承载空间中，操作界面、摄像头以及RTK天线均安装于固定架的顶部上，RTK天线用于确定摄像头在大地坐标系下的位姿信息，控制模块、电源模块与操作界面、摄像头电连接，通过结合RTK,操作人员可实时对路标进行厘米级定位精度的测量，从而实现对已知路标尺寸的路标在大地坐标系下的位姿标定。

Description

一种基于RTK+摄像头的路标标定仪
技术领域
本发明涉及路标位置标定技术领域，更具体地说，它涉及一种基于RTK+摄像头的路标标定仪。
背景技术
随着社会的发展和技术的进步，移动机器人越来越广地介入到人类的日常生活中。移动机器人想要实现上述所有功能就必须要准确的知道自身所在的位置，而机器人能够实时定位的先决条件是建立地图，这是机器人导航和其它智能行为的关键。
移动机器人建图和定位常用的传感器有摄像机和激光雷达等。其中激光雷达硬件成本较高，而利用摄像机进行定位硬件成本低、定位精度高，在室内定位中，基于视觉的定位方法被广泛的应用。基于视觉的室内定位首先要构建精准的室内地图，用于绝对坐标系下摄像机姿态的计算以及机器人移动路径的规划，可以通过人工路标构建精确的几何地图，也可以利用环境地标来构建地图。其中基于环境地标的方法虽然普适性较好，不需要人工布设额外的标志，但是计算复杂，实用性较差。人工路标往往在颜色、形状等视觉特征上具有明显的唯一性，通过计算机视觉方法能够很容易的将人工路标识别出来。其中有一种在屋顶布设人工路标的方法，屋顶环境单一易于提取，且摄像机的视野不容易受到干扰，在室内定位中被广泛应用，但是现有的顶标地图构建方法是根据已知路标依次计算未知路标在地图中的位置，计算过程中的误差会累积向后传播，在顶标数目较多时地图构建结果不准确，导致定位的精确度降低，因此，存在待改进之处。
发明内容
针对现有技术所存在的不足，本发明目的在于提出一种基于RTK+摄像头的路标标定仪，通过结合RTK,操作人员可实时对路标进行厘米级定位精度的测量，从而实现对已知路标尺寸的路标在大地坐标系下的位姿标定，具体方案如下：
一种基于RTK+摄像头的路标标定仪,包括标定仪本体，所述标定仪本体包括固定架、控制模块、电源模块、操作界面、摄像头以及RTK天线，所述固定架形成有承载空间，所述控制模块、电源模块设于所述承载空间中，所述操作界面、摄像头以及RTK天线均安装于所述固定架的顶部上，所述RTK天线用于确定所述摄像头在大地坐标系下的位姿信息，所述控制模块、电源模块与所述操作界面、摄像头电连接；
所述标定仪本体的标定步骤包括如下步骤：
S1：在所述操作界面上启动标定仪本体；
S2：在所述操作界面上选择所要标定的路标类型，设置或者选择所要标定的路标的外形参数；
S3：所述摄像头对准路标进行拍摄，在所述操作界面上操作开始进行标定进行采集数据；
S4：移动所述标定仪本体至不同姿态进行采集数据直至标定完成；
S5：在所述操作界面上保存标定数据，完成标定数据的采集；
S6：所述操作界面上显示所述摄像头看到的路标位置信息以及RTK采集到的大地坐标信息，在所述操作界面上根据所得信息进行位姿计算，在所述操作界面上显示路标在所在大地坐标系下的位姿信息。
进一步的，在所述S5中，保存标定数据后，将数据上传云端或者下载至U盘中。
进一步的，所述固定架包括支撑杆、第一固定板以及第二固定板，所述支撑杆的两端分别与所述第一固定板、第二固定板连接。
进一步的，所述承载空间中安装有保护盒，所述保护盒设有空腔，所述保护盒罩设所述控制模块以及电源模块。
进一步的，所述标定仪本体还包括把手，所述把手与所述固定架背离所述摄像头的侧面固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)RTK天线设于固定架上，使得标定仪本体成为RTK中相对于基站的流动站，且摄像头设于固定架上，通过摄像头的位置信息确定标定仪本体的位置信息，需要测定路标的位置信息时，操作人员根据标定步骤进行操作，根据路标位置信息可以得到路标与摄像头之间的相对位姿，同时，RTK中的基站与流动站之间通过数据链得到大地坐标信息，得到摄像头在大地坐标系下的相对位姿，从而最终得到路标在上述大地坐标系下的位姿信息，通过结合RTK,操作人员可实时对路标进行厘米级定位精度的测量，从而实现对已知路标尺寸的路标在大地坐标系下的位姿标定，适用于地图信息采集、基于路标的自动导航场景地图创建等领域，且标定过程中，操作人员只需相对路标移动标定仪本体至不同姿态，操作方便；
(2)保存标定数据后，使得标定数据可储存于标定仪本体中，操作人员还可将数据上传云端或者下载至U盘中，进行备份，防止标定仪损坏而导致数据丢失；
(3)通过设置把手，便于操作人员手持把手，带动整个标定仪本体相对路标移动，方便操作。
附图说明
图1为本发明的实施例的整体示意图；
图2为本发明展示保护盒处于承载空间中的整体示意图；
图3为本发明展示路标与不同位置处的标定仪本体位置关系的结构示意图；
图4为本发明展示标定步骤的简化示意图。
附图标记：1、标定仪本体；2、固定架；21、支撑杆；22、第一固定板；23、第二固定板；3、操作界面；4、摄像头；5、RTK天线；6、承载空间；7、把手；8、保护盒；9、路标。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
如图1所示，一种基于RTK+摄像头的路标标定仪,包括标定仪本体1，适用于地图信息采集、基于路标的自动导航场景地图创建等领域，用于对已知路标尺寸的路标在大地坐标系中的位姿确定。
标定仪本体1包括固定架2、控制模块、电源模块、操作界面3、摄像头4以及RTK天线5，固定架2包括支撑杆21、第一固定板22以及第二固定板23，支撑杆21的两端分别与第一固定板22、第二固定板23固定连接，本实施例中，第一固定板22、第二固定板23均呈圆盘状且同轴设置，由于支撑杆21的设置，第一固定板22和第二固定板23之间形成承载空间6。如图2所示，承载空间6中可拆卸安装有保护盒8，保护盒8设有空腔，保护盒8罩设控制模块以及电源模块，从而将控制模块、电源模块设于承载空间6中，起到防护作用，本实施例中，电源模块可设置为锂电池装置，控制模块可采用控制器，图中未视出电源模块以及控制模块。控制模块、电源模块通过导线与操作界面3、摄像头4电连接。标定仪本体1还包括把手7，把手7与第二固定板23背离摄像头4的侧面固定连接，便于操作人员通过把手7带动标定仪本体1移动。
操作界面3、摄像头4以及RTK天线5均固定安装于固定架2的第一固定板22上，RTK天线5设置有两个且分别处于摄像头4的两侧。操作界面3设置为配套设置有按键的显示屏，摄像头4用于采集路标9的形状信息，并且根据路标9的已知形状尺寸计算与路标9的相对位姿。已知尺寸路标可包含如下：已知外形尺寸的二维码、已知外形尺寸的黑白棋盘格、已知外形尺寸的圆球、已知外形尺寸的长方体等一系列类似路标，路标类型可根据需求定制。RTK是一种高精度的卫星定位系统，RTK天线5用于确定摄像头4在大地坐标系下的位姿信息，RTK天线5设于固定架2上，使得标定仪本体1成为RTK中相对于基站的流动站，RTK中的基站与流动站之间通过数据链得到大地坐标信息，得到RTK的位置信息，RTK与摄像头4之间位姿转换矩阵T0已知且固定不变，得到摄像头4相对RTK的位置信息，从而得到摄像头4在大地坐标系下的相对位姿。
如图4所示，标定仪本体1的标定步骤包括如下步骤：
S1：在操作界面3上启动标定仪本体1；
S2：在操作界面3上选择所要标定的路标类型，设置或者选择所要标定的路标9的外形参数；
S3：摄像头4对准路标9进行拍摄，在操作界面3上操作开始进行标定进行采集数据；
S4：移动标定仪本体1至不同姿态进行采集数据直至标定完成；
S5：在操作界面3上保存标定数据，完成标定数据的采集；
S6：操作界面3上显示摄像头4看到的路标位置信息以及RTK采集到的大地坐标信息，在操作界面3上根据所得信息进行位姿计算，在操作界面3上显示路标9在所在大地坐标系下的位姿信息。
在S5中，保存标定数据后，将数据上传云端或者下载至U盘中，进行备份，防止标定仪损坏而导致数据丢失。
需要测定路标9的位置信息时，操作人员根据上述标定步骤进行操作，如图3所示，操作人员手持把手7在三维空间中移动整个标定仪本体1至几个不同的位置，且摄像头4对准所要标定的路标9，根据操作界面3上的路标9位置信息可以得到路标9与摄像头4之间的相对位姿，同时，根据大地坐标信息得到摄像头4在大地坐标系下的相对位姿，从而最终得到路标9在上述大地坐标系下的位姿信息，且操作人员在操作界面3上观看对应的数据信息。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于RTK+摄像头的路标标定仪,其特征在于，包括标定仪本体(1)，所述标定仪本体(1)包括固定架(2)、控制模块、电源模块、操作界面(3)、摄像头(4)以及RTK天线(5)，所述固定架(2)形成有承载空间(6)，所述控制模块、电源模块设于所述承载空间(6)中，所述操作界面(3)、摄像头(4)以及RTK天线(5)均安装于所述固定架(2)的顶部上，所述RTK天线(5)用于确定所述摄像头(4)在大地坐标系下的位姿信息，所述控制模块、电源模块与所述操作界面(3)、摄像头(4)电连接；
所述标定仪本体(1)的标定步骤包括如下步骤：
S1：在所述操作界面(3)上启动标定仪本体(1)；
S2：在所述操作界面(3)上选择所要标定的路标类型，设置或者选择所要标定的路标(9)的外形参数；
S3：所述摄像头(4)对准路标(9)进行拍摄，在所述操作界面(3)上操作开始进行标定进行采集数据；
S4：移动所述标定仪本体(1)至不同姿态进行采集数据直至标定完成；
S5：在所述操作界面(3)上保存标定数据，完成标定数据的采集；
S6：所述操作界面(3)上显示所述摄像头(4)看到的路标位置信息以及RTK采集到的大地坐标信息，在所述操作界面(3)上根据所得信息进行位姿计算，在所述操作界面(3)上显示路标(9)在所在大地坐标系下的位姿信息；
摄像头(4)对准所要标定的路标(9)，根据操作界面(3)上的路标(9)位置信息可以得到路标(9)与摄像头(4)之间的相对位姿，同时，根据大地坐标信息得到摄像头(4)在大地坐标系下的相对位姿，从而最终得到路标(9)在所述大地坐标系下的位姿信息；
在所述S5中，保存标定数据后，将数据上传云端或者下载至U盘中。
2.根据权利要求1所述的基于RTK+摄像头的路标标定仪，其特征在于，所述固定架(2)包括支撑杆(21)、第一固定板(22)以及第二固定板(23)，所述支撑杆(21)的两端分别与所述第一固定板(22)、第二固定板(23)连接。
3.根据权利要求1所述的基于RTK+摄像头的路标标定仪，其特征在于，所述承载空间(6)中安装有保护盒(8)，所述保护盒(8)设有空腔，所述保护盒(8)罩设所述控制模块以及电源模块。
4.根据权利要求1所述的基于RTK+摄像头的路标标定仪，其特征在于，所述标定仪本体(1)还包括把手(7)，所述把手(7)与所述固定架(2)背离所述摄像头(4)的侧面固定连接。
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