CN112748423A - 视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents
视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112748423A CN112748423A CN202011588342.1A CN202011588342A CN112748423A CN 112748423 A CN112748423 A CN 112748423A CN 202011588342 A CN202011588342 A CN 202011588342A CN 112748423 A CN112748423 A CN 112748423A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- speed
- angular velocity
- linear
- value
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 431
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 52
- 238000013441 quality evaluation Methods 0.000 claims description 43
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 40
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 40
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 30
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 22
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 13
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
本申请涉及一种视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。采用本方法能够提高设备本体的拍摄或测量准确性。
Description
技术领域
本申请涉及视觉导航技术领域，特别是涉及一种视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着视觉导航技术的发展，为了在室外且遮挡较少的环境中也能进行导航、采集周围环境的图像，因而出现了视觉导航设备，这是一种将摄像头、计算机终端集成在一起的导航设备，通常与惯性导航设备或卫星导航设备进行并行工作。
传统技术中，视觉导航设备在测量过程中，为了保证设备导航性能，通常校准摄像头的亮度、色度、焦距之类的光学参数，从而使拍摄得到的图像清晰真实。
然而，目前的传统方法，仅对摄像头的亮度、色度、焦距之类的光学参数进行校准，在校准好摄像头的相关光学参数后，如果视觉导航设备自身存在误差，将导致校准好的摄像头也无法得到最佳拍摄或测量效果的图像。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高设备本体拍摄或测量准确性的视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种视觉导航设备校准方法，所述方法包括：
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；
控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；
控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
一种视觉导航设备校准装置，所述装置包括：
垂直方向控制模块，用于控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；
角速度测量偏差计算模块，用于控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
角速度参数校准模块，用于根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
平行方向控制模块，用于控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；
线速度测量偏差计算模块，用于控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
线速度参数校准模块，用于根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；
控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；
控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；
控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；
控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
上述视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质，控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。根据角速度理论参数和角速度测量参数，计算角速度测量偏差，根据该角速度测量偏差对角速度参数校准。根据线速度理论参数和线速度测量参数，计算线速度测量偏差，根据该线速度测量偏差对线速度参数校准。视觉导航设备物理通道测量的基本参数就是线速度和角速度，通过对视觉导航设备测量时的线速度和角速度进行校准，减小了视觉导航设备自身的测量误差，因而使本申请能够提高设备本体的拍摄或测量准确性。
附图说明
图1为一个实施例中视觉导航设备校准方法的应用环境图；
图2为一个实施例中视觉导航设备校准方法的流程示意图；
图3为一个实施例中激光雷达转动台的结构示意图；
图4为另一个实施例中激光雷达转动台和摄像头之间的位置关系示意图；
图5为一个实施例中视觉导航设备校准装置的结构框图；
图6为一个实施例中未添加外加噪声的初始状态图像和添加外加噪声的可调透明挡板图像的对比图；
图7为一个实施例中对摄像头进行标定采用的图案和测量角/线速度时采用的图案的对比图；
图8为一个实施例中角速度噪声灵敏度的流程示意图；
图9为一个实施例中线速度噪声灵敏度的流程示意图；
图10为一个实施例中视觉导航设备校准装置的结构框图；
图11为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的视觉导航设备校准方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。包括视觉导航设备校准装置和待校准的视觉导航设备，视觉导航设备校准装置和待校准的视觉导航设备之间通过有线和/或无线的方式实现通信。
视觉导航设备校准装置，包括校准装置本体102，安装于校准装置本体102上的激光雷达转动台、可调透明挡板、标准摄像头106、第一终端控制中心104。所述激光雷达转动台、可调透明挡板和待校视觉导航设备均可通过有线或者无线与中心控制器进行同步、数据传输、计算和存储。其中，激光雷达转动台通过程控设定电机转速进行工作，转动台履带表面由标定图案进行覆盖，激光雷达记录转动速度换算得出角速度、线速度参考值。第一终端控制中心104可以控制激光雷达转动台以一定转速转动。第一终端控制中心104通过耦合关系补偿数据得出性能评估结果，测试完成时配合时间计数模块(时间计数模块集成在中心控制器内，准确度优于3.0E-6，作为晶振源提供给系统时钟以保持时间频率参数同步，并用于将待校视觉导航设备运行参数标记在时域上)与记录数据生成tgz存档或ROS包格式的数据集作为后续周期校准资料。所述数据集包含了视觉导航设备校准装置在初次校准环境条件下预期行为的校准和预估信息。可调透明挡板安装于校准装置本体102上，与激光雷达转动台呈平行设置，且位于激光雷达转动台的上方。第一终端控制中心104可以控制可调透明挡板周围的光源的亮度发生变化(光源固定安装在可调透明挡板周围)。标准摄像头106(本质上是一种可以显示亮度值和外加噪声的虚拟软件)已通过采集影像质量评测，所采集影像质量评测指标包括MSE(Mean Square Error，均方误差)、PSNR(Peak Signal to NoiseRatio，峰值信噪比)、SSIM(structural similarity，结构相似性)等，用于在校准过程中提供标准亮度和噪声参数。第一终端控制中心104可以和标准摄像头106之间进行数据传输，例如第一终端控制中心104可以获取到标准摄像头106采集到的角速度测量参数。
待校准的视觉导航设备包括视觉导航设备本体108、安装于视觉导航设备本体108上的第二终端控制中心110、第一摄像头112。其中，第一摄像头112在获取角速度测量参数时，其拍摄方向与激光雷达转动台保持垂直。第一摄像头112在获取线速度测量参数时，其拍摄方向与激光雷达转动台保持平行。第二终端中心在标准摄像头106获取到角速度测量参数或线速度测量参数之后，根据获得的角速度测量参数或线速度测量参数进行计算，获得角速度测量偏差或线速度测量偏差。并根据获得的角速度测量偏差对角速度参数进行校准，以及根据获得的线速度测量偏差对线速度参数进行校准。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种视觉导航设备校准方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，控制激光雷达转动台与第一摄像头拍摄方向垂直。
其中，激光雷达转动台的结构示意图，如图3所示，包括转动台本体30、激光源302、准直器304、非对称光栅板306和激光读数器308，其中，激光源302固定安装于转动台本体30的上端面，不随转动台本体30的转动而转动。准直器304与激光源302呈一体设置，其用于将激光源302发出的激光能最大限度地聚焦到非对称光栅板306上。激光读数器固定安装于激光雷达转动台上，用于读取激光源发射激光的频率。非对称光栅板采用不均匀/非等分的刻蚀设计，随着激光雷达转动台工作而自转，配合激光源、准直器可以使激光读数器所采集的检测信号中存在不同的信号，通过单一检测信号就可以获得旋转参数。和传统方案中需要ABZ三个检测信号相比，降低了硬件复杂程度并减少了不确定性来源。
在测量视觉导航设备拍摄的角速度时，先将呈条纹状的标定图案呈水平放置于激光雷达转动台的上端面，并使激光雷达转动台和第一摄像头的拍摄方向保持垂直。激光雷达转动台和第一摄像头之间的位置关系，如图4所示，402为激光雷达转动台，404为可调透明挡板，406为安装于视觉导航设备上的第一摄像头。
步骤S204，控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差。
具体地，激光雷达转动台上套设连接有履带，第一终端控制中心可以控制履带以一定转速旋转，同时履带将带动激光雷达转动台同步同向旋转。激光雷达转动台在转动的过程中，可以由第一终端控制中心获取与激光雷达转动台转动相关的角速度测量参数。其中，角速度测量参数是与视觉导航设备拍摄图像时的角速度相关的参数。根据角速度测量参数和角速度理论参数(出厂设置的标准值)，根据二者进行计算，从而得到角速度测量偏差。
步骤S206，根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准。
具体地，在得到角速度测量偏差之后，第一终端控制中心将该角速度测量偏差作为校准的参考数据，以对角速度参数进行校准。对角速度参数校准之后，可以使视觉导航设备在拍摄图像时的角速度相关参数保持高度准确性。
步骤S208，控制激光雷达转动台与第一摄像头拍摄方向平行。
在测量视觉导航设备的线速度时，使激光雷达转动台和第一摄像头的拍摄方向保持平行。激光雷达转动台和第一摄像头之间的位置关系，如图5所示，502为激光雷达转动台，504为可调透明挡板，506为安装于视觉导航设备上的第一摄像头。
步骤S210，控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差。
具体地，测量视觉导航设备拍摄的线速度时，视觉导航设备的第一摄像头方向和激光雷达转动台表面保持平行，此时，呈条纹状的标定图案与激光雷达转动台上端面的标定图案呈平行设置。激光雷达转动台在转动的过程中，可以由第一终端控制中心获取与激光雷达转动台转动相关的线速度测量参数。其中，线速度测量参数是与视觉导航设备拍摄图像时的线速度相关的参数。根据线速度测量参数和线速度理论参数，根据二者进行计算，从而得到线速度测量偏差。
步骤S212，根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
在得到线速度测量偏差之后，第一终端控制中心将该线速度测量偏差作为校准的参考数据，以对线速度参数进行校准。对线速度参数校准之后，可以使视觉导航设备在拍摄图像时的线速度相关参数保持高度准确性。
上述视觉导航设备校准方法中，根据角速度理论参数和角速度测量参数，计算角速度测量偏差，根据该角速度测量偏差对角速度参数校准。根据线速度理论参数和线速度测量参数，计算线速度测量偏差，根据该线速度测量偏差对线速度参数校准。由于视觉导航设备物理通道测量的基本参数就是线速度和角速度，通过对视觉导航设备测量时的线速度和角速度进行校准，减小了视觉导航设备自身的测量误差，因而使本申请能够提高设备本体的拍摄或测量准确性。
在一个实施例中，可调透明档板设置于转动台与第一摄像头之间，与所述转动台平行；在控制激光雷达转动台与第一摄像头拍摄方向垂直之前，还包括：
初始化视觉导航设备，将所述可调透明档板的亮度调节至最大，将外加噪声调至最小，根据重投影误差进行第一摄像头畸变较正。
其中，可调透明挡板的亮度大小由第一终端控制中心进行控制，可调透明挡板的亮度越大，测量角速度越清晰、准确，因而将可调透明挡板的亮度调至最大，使视觉导航设备在最佳亮度环境下工作。可调透明挡板上还有可以显现程度可调的纹理，第一终端控制中心控制纹理显现越明显，则外加噪声越大。外加噪声越大，第一终端控制中心越难以获得视觉导航设备拍摄时清晰、准确的角速度。视觉导航设备在环境纹理明显的条件下工作正常，但是在环境纹理由于噪声干扰无法明显识别的情况下不一定能正常感应而测出准确的角速度。将外加噪声调至最小，使可调透明挡板上的纹理保持不被外加噪声干扰的最佳状态。如图6所示，其中6(a)为在未添加外加噪声之前，呈条纹状的标定图案的背景色为白色，纹理显现程度达到最小。6(b)加入外加噪声之后，呈条纹状的标定图案的背景色中出现类似木质的纹理，此时纹理显现程度明显大于未加入外加噪声之前的纹理显现程度。
相机成像的过程实质上是几个坐标系的转换。首先空间中的一点由世界坐标系转换到相机坐标系，然后再将其投影到成像平面(图像物理坐标系)，最后再将成像平面上的数据转换到图像平面(图像像素坐标系)。
对第一摄像头进行校正的大致步骤：先创建方格(如黑白格)标定图像，将标定图像上的角点(黑白相间图案的交点)反投影到对应的相机归一化平面上，然后在该归一化平面上利用下面的公式计算畸变后的坐标(位于归一化平面上)，再根据内参矩阵，计算得到畸变后的像素坐标(如果不是整数时，则需要取整)，取该坐标处的像素值作为没有畸变的图像处的像素值。
其中，重投影误差为一个特征点在归一化相机坐标系下的估计值与观测值之差。
如图7所示，在对第一摄像头进行畸变校正时，首先将待校准的视觉导航设备上安装的第一摄像头方向和激光雷达转动台上端面的标定图案保持垂直，此时的标定图案如7(a)所示，是由多个黑白方格构成的图案。方格标定图案通过转动台上端面从一端缓慢移动到另一端，视觉导航设备使用设备自带的camera_calibration Package、Kalibr等软件确认重投影误差满足要求，即可完成第一摄像头畸变校正。
在本实施例中，通过对待校视觉导航设备进行初始化，对其第一摄像头进行畸变校正，从而使后续测量过程中保证第一摄像头本身成像的准确性。将可调透明挡板的亮度调节值最大，并将外加噪声调节值最小，从而使待校视觉导航设备在最优的环境状态下运行。
在一个实施例中，如图8所示，控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差，包括三个步骤，分别是：S82，角速度动态范围、S84，角速度亮度灵敏度、S86，角速度噪声灵敏度：
S82，控制所述激光雷达转动台的转速按固定频率逐步增大，获得第一角速度测量值，根据所述第一角速度测量值与角速度理论参数得到第一实时角速度测速偏差和第一实时角速度测速精度，直至所述第一实时角速度测速偏差和所述第一实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一转速，将所述第一转速前的第二转速对应的第一角速度测量值作为角速度动态范围的最大值。
其中，阈值包括角速度测速偏差阈值和角速度测速精度阈值。角速度测速偏差阈值和角速度测速精度阈值的大小可由视觉导航设备生产厂家或者使用单位根据使用需求来确定。
具体地，在对第一摄像头进行畸变校正后，保持可调透明挡板亮度最大、外加噪声最小，此时可调透明挡板的纹理显现程度最小，如图6(a)所示。第一终端控制中心控制待校视觉导航设备的第一摄像头方向与转动台表面的标定图案垂直，再控制激光雷达转动台以一定速度匀速转动，并按固定频率实时获得角速度测量值(第一、第二、第三角速度测量值本质上均为实时测得的角速度测量值)。当根据该角速度测量值和角速度理论参数得到第一实时角速度测速偏差和第一实时角速度测速精度，该第一实时角速度测速偏差不小于角速度测速偏差阈值，且第一实时角速度测速精度不小于角速度测速精度阈值时，第一终端控制中心将获取第二转速对应的第一角速度测量值，将该第一角速度测量值作为角速度动态范围的最大值。第二转速为在获得第一转速之前的转速(假设固定频率为t1时间，在获取第一转速之前，倒退一个t1时间，获得的转速称为第二转速，第二转速是最靠近第一转速的转速值)，其对应的第一角速度测量值和角速度理论参数计算得到的第一实时角速度测速偏差未超出角速度测速偏差阈值，且得到的第一实时角速度测速精度未超出角速度测速精度阈值。
其中，角速度理论参数的获取过程：
控制激光雷达转动台匀速转动，履带速度为vi*，第一摄像头的镜头距离可调透明挡板距离为r，角速度理论参数为ωi*＝vi*/r。
此外，根据角速度测量值和角速度理论参数进行计算，获得各个实时角速度测速偏差(第一、第二、第n角速度测速偏差本质上均是实时角速度测速偏差)和实时角速度测速精度(第一、第二、第n角速度测速偏差本质上均是实时角速度测速精度)的计算过程：
根据角速度理论参数ωi*与记录视觉导航设备的角速度测量值ωi。根据角速度理论参数ωi*和角速度测量值ωi，可以根据下面的公式计算，计算得到实时角速度测速偏差dω和实时角速度测速精度mω。
其中，i＝1,2,…,n，n为测量次数，通常为5-10次即可。
在获得第二转速对应的第一角速度测量值时，将该第一角速度测量值(假设为s1)作为角速度动态范围的最大值(是保持视觉导航设备拍摄性能的角速度极限值)，角速度动态范围为(0，s1]。在该角速度动态范围内，视觉导航设备拍摄得到的图像仍然是清晰准确的，但是一旦超过s1，视觉导航设备拍摄得到的图像就不准确。
S84，,控制所述激光雷达转动台在角速度动态范围内匀速转动，控制可调透明档板的亮度按固定频率逐步减小，获得第二角速度测量值，根据所述第二角速度测量值与角速度理论参数得到第二实时角速度测速偏差和第二实时角速度测速精度，直至所述第二实时角速度测速偏差和第二实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一亮度值，将所述第一亮度值前的第二亮度值作为角速度亮度值的最小值。
其中，阈值包括角速度测速偏差阈值和角速度测速精度阈值。
具体地，将标准摄像头和待校视觉导航设备的第一摄像头方向保持与转动台表面的标定图案(黑白条纹，即由长度相同、宽度为xi＝xi-1+a*x0，其中a为0到1之前的小数，黑白相间矩形组成)垂直。第一终端控制中心控制激光雷达转动台在角速度动态范围内，以任一角速度对应的转速匀速转动。在一个实施例中，控制激光雷达转动台以角速度动态范围的最大值对应的转速匀速转动。当待校视觉导航设备的角速度测量值读数正常后，第一终端控制中心控制可调透明挡板的亮度按固定频率间隔逐步减小。例如固定频率为60S，则每隔60S逐步减小可调透明挡板的亮度。每获得一个亮度值，第一终端控制中心即在该亮度值的环境下，获取对应的角速度测量值(第二角速度测量值)。再根据上述公式(1)、第二角速度测量值和角速度理论参数，计算获得第二实时角速度偏差和第二实时角速度测速精度。当第二实时角速度测速偏差不小于角速度测速偏差阈值，且第二实时角速度测速精度不小于角速度测速精度阈值时，获取第一亮度值。第二亮度值为在获得第一亮度值之前的亮度值(假设固定频率为t2时间，在获取第一亮度值之前，倒退一个t2时间，获得的亮度值称为第二亮度值，第二亮度值是最靠近第一亮度值的亮度值)，其对应的第二角速度测量值和角速度理论参数计算得到的第二实时角速度测速偏差未超出角速度测速偏差阈值，且得到的第二实时角速度测速精度未超出角速度测速精度阈值。
在获得第二亮度值时，将该第二亮度值(假设为t2)作为角速度亮度值的最小值(也可称为角速度亮度灵敏度)，该角速度亮度值的最小值由标准摄像头记录。
S86，控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在角速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得角速度测量值，根据所述角速度测量值与角速度理论参数得到第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度，直至所述第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，将第一外加噪声前的第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值。
其中，阈值包括角速度测速偏差阈值和角速度测速精度阈值。
具体地，将标准摄像头和待校视觉导航设备的第一摄像头方向与激光雷达转动台上端面的标定图案(黑白条纹)保持垂直。当待校视觉导航设备的角速度测量值读数正常后，为了逐步显现加深的纹理(纹理位于可调透明挡板上)，第一终端控制中心控制可调透明挡板的外加噪声按固定频率间隔逐步增大。例如固定频率为50S，则每隔50S逐步减小可调透明挡板的外加噪声。每获得一个外加噪声，第一终端控制中心即在该外加噪声的环境下，获取对应的角速度测量值(第三角速度测量值)。再根据上述公式(1)、第三角速度测量值和角速度理论参数，计算获得第三实时角速度偏差和第三实时角速度测速精度。当第三实时角速度测速偏差不小于角速度测速偏差阈值，且第三实时角速度测速精度不小于角速度测速精度阈值时，获取第一外加噪声。第二外加噪声为在获得第一外加噪声之前的外加噪声(假设固定频率为t3时间，在获取第一外加噪声之前，倒退一个t3时间，获得的外加噪声称为第二外加噪声，第二外加噪声是最靠近第一外加噪声的外加噪声)，其对应的第三角速度测量值和角速度理论参数计算得到的第三实时角速度测速偏差未超出角速度测速偏差阈值，且得到的第三实时角速度测速精度未超出角速度测速精度阈值。
在获取到第二外加噪声时，将该第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值。该角速度噪声灵敏度的最大值由标准摄像头记录。
将所述角速度噪声灵敏度的最大值对应的角速度测速偏差作为角速度测量偏差。
本实施例中，角速度动态范围、与角速度测量相关的环境因素，如可调透明挡板的亮度值和可调透明挡板的纹理显现程度等均是影响角速度测量的重要因素。在获得角速度动态范围的最大值、角速度亮度值的最小值之后，进一步获取角速度噪声灵敏度的最大值，经过层层限定、筛选，当得到角速度噪声灵敏度的最大值时，可将该最大值对应的角速度测速偏差作为最终需要获取的、用于校正的角速度测量偏差。
在一个实施例中，如图9所示，控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差，包括三个步骤，分别是：S92，线速度动态范围、S94，线速度亮度灵敏度、S96，线速度噪声灵敏度：
S92，控制所述激光雷达转动台匀速转动，获得第一线速度测量值，根据所述第一线速度测量值与所述线速度理论参数得到第一实时线速度测速偏差和第一实时线速度测速精度，直至所述第一实时线速度测速偏差和所述第一实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三转速，将所述第三转速前的第四转速对应的第一线速度测量值作为线速度动态范围的最大值。
其中，阈值包括线速度测速偏差阈值和线速度测速精度阈值。
具体地，待校视觉导航设备的第一摄像头方向与激光雷达转动台上端面的标定图案(黑白条纹)保持平行。控制激光雷达转动台以一定速度匀速转动，并按固定频率实时获得线速度测量值(第一、第二、第三线速度测量值本质上均为实时测得的线速度测量值)。当根据该线速度测量值和线速度理论参数得到第一实时线速度测速偏差和第一实时线速度测速精度，该第一实时线速度测速偏差不小于线速度测速偏差阈值，且第一实时线速度测速精度不小于线速度测速精度阈值时，第一终端控制中心将获取第二转速对应的第一线速度测量值，将该第一线速度测量值作为线速度动态范围的最大值。第二转速为在获得第一转速之前的转速(假设固定频率为t4时间，在获取第一转速之前，倒退一个t4时间，获得的转速称为第二转速，第二转速是最靠近第一转速的转速值)，其对应的第一线速度测量值和线速度理论参数计算得到的第一实时线速度测速偏差未超出线速度测速偏差阈值，且得到的第一实时线速度测速精度未超出线速度测速精度阈值。
视觉导航设备标定后即可建立图像像素坐标与空间中对应点的世界坐标的映射关系，从而根据标定图案的线速度理论参数vi*解出自身线速度vi，并计算得到线速度测速偏差dv和线速度测速精度mv：
其中，i＝1,2,…,n，n为测量次数，通常为5-10次即可。
在获得第二转速对应的第一线速度测量值时，将该第一线速度测量值(假设为s2)作为线速度动态范围的最大值(是保持视觉导航设备拍摄性能的线速度极限值)，线速度动态范围为(0，s2]。在该线速度动态范围内，视觉导航设备拍摄得到的图像仍然是清晰准确的，但是一旦超过s2，视觉导航设备拍摄得到的图像就不准确。
S94，,控制所述激光雷达转动台在线速度动态范围内匀速转动，控制可调透明档板的亮度按固定频率逐步减小，获得第二线速度测量值，根据所述第二线速度测量值与线速度理论参数得到第二实时线速度测速偏差和第二实时线速度测速精度，直至所述第二实时线速度测速偏差和第二实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三亮度值，将所述第三亮度值前的第四亮度值作为线速度亮度值的最小值。
其中，阈值包括线速度测速偏差阈值和线速度测速精度阈值。
具体地，将标准摄像头和待校视觉导航设备的第一摄像头方向保持与转动台表面的标定图案(黑白条纹)平行。第一终端控制中心控制激光雷达转动台在线速度动态范围内，以任一线速度对应的转速匀速转动。在一个实施例中，控制激光雷达转动台以线速度动态范围的最大值对应的转速匀速转动。当待校视觉导航设备的线速度测量值读数正常后，第一终端控制中心控制可调透明挡板的亮度按固定频率间隔逐步减小。例如固定频率为40S，则每隔40S逐步减小可调透明挡板的亮度。每获得一个亮度值，第一终端控制中心即在该亮度值的环境下，获取对应的线速度测量值(第二线速度测量值)。再根据上述公式(1)、第二线速度测量值和线速度理论参数，计算获得第二实时线速度偏差和第二实时线速度测速精度。当第二实时线速度测速偏差不小于线速度测速偏差阈值，且第二实时线速度测速精度不小于线速度测速精度阈值时，获取第三亮度值。第四亮度值为在获得第三亮度值之前的亮度值(假设固定频率为t5时间，在获取第三亮度值之前，倒退一个t5时间，获得的亮度值称为第四亮度值，第四亮度值是最靠近第三亮度值的亮度值)，其对应的第二线速度测量值和线速度理论参数计算得到的第二实时线速度测速偏差未超出线速度测速偏差阈值，且得到的第二实时线速度测速精度未超出线速度测速精度阈值。
在获得第四亮度值时，将该第四亮度值(假设为t5)作为线速度亮度值的最小值(也可称为线速度亮度灵敏度)，该线速度亮度值的最小值由标准摄像头记录。
S96，控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在线速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三线速度测量值，根据所述第三线速度测量值与线速度理论参数得到第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度，直至所述第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，将第三外加噪声前的第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值。
其中，阈值包括角速度测速偏差阈值和角速度测速精度阈值。
具体地，将标准摄像头和待校视觉导航设备的第一摄像头方向与激光雷达转动台上端面的标定图案(黑白条纹)保持垂直。当待校视觉导航设备的线速度测量值读数正常后，为了逐步显现加深的纹理(纹理位于可调透明挡板上)，第一终端控制中心控制可调透明挡板的外加噪声按固定频率间隔逐步增大。例如固定频率为30S，则每隔30S逐步减小可调透明挡板的外加噪声。每获得一个外加噪声，第一终端控制中心即在该外加噪声的环境下，获取对应的线速度测量值(第三线速度测量值)。再根据上述公式(1)、第三线速度测量值和线速度理论参数，计算获得第三实时线速度偏差和第三实时线速度测速精度。当第三实时线速度测速偏差不小于线速度测速偏差阈值，且第三实时线速度测速精度不小于线速度测速精度阈值时，获取第三外加噪声。第四外加噪声为在获得第三外加噪声之前的外加噪声(假设固定频率为t6时间，在获取第三外加噪声之前，倒退一个t6时间，获得的外加噪声称为第四外加噪声，第四外加噪声是最靠近第三外加噪声的外加噪声)，其对应的第三线速度测量值和线速度理论参数计算得到的第三实时线速度测速偏差未超出线速度测速偏差阈值，且得到的第三实时线速度测速精度未超出线速度测速精度阈值。
在获取到第四外加噪声时，将该第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值。该线速度噪声灵敏度的最大值由标准摄像头记录。
将所述线速度噪声灵敏度的最大值对应的线速度测速偏差作为线速度测量偏差。
本实施例中，线速度动态范围、与线速度测量相关的环境因素，如可调透明挡板的亮度值和可调透明挡板的纹理显现程度等均是影响线速度测量的重要因素。在获得线速度动态范围的最大值、线速度亮度值的最小值之后，进一步获取线速度噪声灵敏度的最大值，经过层层限定、筛选，当得到线速度噪声灵敏度的最大值时，可将该最大值对应的线速度测速偏差作为最终需要获取的、用于校正的线速度测量偏差。
在一个实施例中，确定角速度噪声灵敏度，具体包括：
控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的外加噪声按固定频率逐步增大，直至所述角速度测速偏差和精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，控制激光雷达转动台停止转动；获取施加了第一外加噪声前的第二外加噪声的第一可调透明挡板图像；根据所述第一可调透明挡板图像与第一初始状态图像得到第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值；将所述第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值。
其中，初始状态图像是指没有添加外加噪声时拍摄得到的图像。
第一可调透明挡板图像是施加了第二外加噪声的外加噪声图像，当未添加外加噪声时，对应的图像称之为初始状态图像(第一初始状态图像是指测量角速度时对应的初始状态图像，第二初始状态图像是指测量线速度时对应的初始状态图像。)
第一图像质量评估指标包括MSE(Mean Squared Error，均方误差)、PSNR((PeakSignal-to-Noise Ratio，峰值信噪比)、SSIM(Structural Similarity，结构相似性)等参数。第一图像质量评估指标值为根据计算获得的第一图像质量评估指标的具体数值。
确定线速度噪声灵敏度，具体包括：控制述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的外加噪声按固定频率逐步增大，直至所述线速度测速偏差和精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，控制激光雷达转动台停止转动；获取施加了第三外加噪声前的第四外加噪声的第二可调透明挡板图像；根据所述第二可调透明挡板图像与第二初始状态图像得到第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值；将所述第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值。
其中，第二初始状态图像是指测量线速度时对应的初始状态图像。
第二可调透明挡板图像是施加了第四外加噪声的外加噪声图像，当未添加外加噪声时，对应的图像称之为初始状态图像。
第二图像质量评估指标包括MSE(Mean Squared Error，均方误差)、PSNR((PeakSignal-to-Noise Ratio，峰值信噪比)、SSIM(Structural Similarity，结构相似性)等参数。第二图像质量评估指标值为根据计算获得的第二图像质量评估指标的具体数值。
在本实施中，通过获取第一初始状态图像和第一可调透明挡板图像，进而获得第一图像质量评估指标值，根据第一图像质量评估指标值可以确定角速度噪声灵敏度的最大值。通过获取第二初始状态图像和第二可调透明挡板图像，进而获得第二图像质量评估指标值，根据第二图像质量评估指标值可以确定线速度噪声灵敏度的最大值。
在一个实施例中，所述第一图像质量评估指标值包括第一初始状态图像和第一可调透明挡板图像之间的第一均方误差、第一峰值信噪比和第一结构相似性；根据所述第一可调透明挡板图像与第一初始状态图像得到第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值，包括：
根据第一初始状态图像的像素坐标和第一可调透明挡板图像的像素坐标，计算获得二者之间的第一均方误差。
其中，MSE参数即均方误差(第一、第二均方误差在本质上都是均方误差)。MSE参数用于定义大小为m*n，初始状态图像I和外加噪声图像K之间的均方误差，其计算公式(3)：
其中，(i,j)为像素点的坐标，I(i,j)为初始状态图像上各个像素点的坐标，K(i,j)为外加噪声图像上各个像素点的坐标。
根据所述第一均方误差和第一最大像素值，计算获得第一峰值信噪比。
其中，PSNR参数即峰值信噪比(第一、第二峰值信噪比在本质上都是峰值信噪比)。
PSNR参数是衡量图像噪声水平的客观标准，两个图像之间PSNR值越大，则越相似，其计算公式(4)：
根据所述第一峰值信噪比和所述第二亮度值，计算获得第一结构相似性。
其中，SSIM参数即结构相似性(第一、第二结构相似性在本质上都是结构相似性)。
SSIM参数用于描述图像之间的相似性，基于样本x和y之间的三个量进行比较，包括：亮度(luminance)、对比度(contrast)和结构(structure)。其中亮度的计算公式(5)、对比度的计算公式(6)、结构的计算公式(7)：
其中，c1和c2是为了避免数值除以0而存在的，通常可以取(0.01～0.10)*(2bits-1)；μx、μy、σx、σy、σxy分别是样本x和y对应的均值、方差和协方差。
所述第二图像质量评估指标值包括第二初始状态图像和第二可调透明挡板图像之间的第二均方误差、第二峰值信噪比和第二结构相似性；根据所述第二可调透明挡板图像与第二初始状态图像得到第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值，包括根据第二初始状态图像的像素坐标和第二可调透明挡板图像的像素坐标，计算获得二者之间的第二均方误差。
根据所述第二均方误差和第二最大像素值，计算获得第二峰值信噪比。
根据所述第二峰值信噪比和所述第四亮度值，计算获得第二结构相似性。
其中，计算获得第二均方误差、第二峰值信噪比和第二结构相似性的方法，与分别计算获得第一均方误差、第一峰值信噪比和第一结构相似性的方法相同。
在本实施例中，通过计算得到第一均方误差、第一峰值信噪比和第一结构相似性，从而确定第一图像质量评估指标值。通过计算得到第二均方误差、第二峰值信噪比和第二结构相似性，从而确定第二图像质量评估指标值。
在一个实施例中，根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准，包括：
根据所述角速度测量偏差，得到角速度测量偏差对应的角速度修正值；
根据所述角速度修正值对所述角速度参数进行校准；
根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准，包括：
根据所述线速度测量偏差，得到线速度测量偏差对应的线速度修正值；
根据所述线速度修正值对所述线速度参数进行校准。
具体地，测试完成后，根据所得dω、dv、可得相应的参量的修正值cω＝-dω、cv＝-dv对各点进行参数校正。此时的dω为角速度噪声灵敏度的最大值对应的角速度测速偏差(作为角速度测量偏差)，dv为线速度噪声灵敏度的最大值对应的线速度测速偏差(作为线速度测量偏差)，cω为角速度修正值，cv为线速度修正值。
测试过程所得数据结合时间计数模块通过中心控制模块进行存储，包括总时间长度、各瞬时角速度和线速度、平均角速度和线速度、校正数据等。后续校准把之前测试的数据解压到待校设备内，算法参数文件PATH_TO_VOCABULARY和相机参数设置文件PATH_TO_SETTINGS_FILE参考修正值进行补偿后运行数据即可进行校准。
在本实施例中，第二终端控制中心根据角速度测量偏差得到对应的角速度修正值，以及根据线速度测量偏差得到对应的线速度修正值，从而第二终端控制中心可以根据角速度修正值对角速度参数进行校准，根据线速度修正值对线速度参数进行校准。
应该理解的是，虽然上述实施例涉及的各流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述实施例涉及的各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图10所示，提供了一种视觉导航设备校准装置，包括：垂直方向控制模块1002、角速度测量偏差计算模块1004、角速度参数校准模块1006、平行方向控制模块1008、线速度测量偏差计算模块1010和线速度参数校准模块1012，其中：
垂直方向控制模块1002，用于控制激光雷达转动台与第一摄像头拍摄方向垂直；
角速度测量偏差计算模块1004，用于控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
角速度参数校准模块1006，用于根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
平行方向控制模块1008，用于控制激光雷达转动台与第一摄像头拍摄方向平行；
线速度测量偏差计算模块1010，用于控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
线速度参数校准模块1012，用于根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
在一个实施例中，所述视觉导航设备校准装置，还包括：初始化模块，用于初始化视觉导航设备，将所述可调透明档板的亮度调节至最大，将外加噪声调至最小，根据重投影误差进行第一摄像头畸变较正。
在一个实施例中，角速度测量偏差计算模块，包括：角速度动态范围获取模块、角速度亮度值获取模块、角速度噪声灵敏度获取模块和角速度测量偏差获取模块，其中：
角速度动态范围获取模块，用于控制所述激光雷达转动台的转速按固定频率逐步增大，获得第一角速度测量值，根据所述第一角速度测量值与角速度理论参数得到第一实时角速度测速偏差和第一实时角速度测速精度，直至所述第一实时角速度测速偏差和所述第一实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一转速，将所述第一转速前的第二转速对应的第一角速度测量值作为角速度动态范围的最大值；
角速度亮度值获取模块，用于控制所述激光雷达转动台在角速度动态范围内匀速转动，控制可调透明档板的亮度按固定频率逐步减小，获得第二角速度测量值，根据所述第二角速度测量值与角速度理论参数得到第二实时角速度测速偏差和第二实时角速度测速精度，直至所述第二实时角速度测速偏差和第二实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一亮度值，将所述第一亮度值前的第二亮度值作为角速度亮度值的最小值；
角速度噪声灵敏度获取模块，用于控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在角速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三角速度测量值，根据所述第三角速度测量值与角速度理论参数得到第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度，直至所述第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，将第一外加噪声前的第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值；
角速度测量偏差获取模块，用于将所述角速度噪声灵敏度的最大值对应的角速度测速偏差作为角速度测量偏差。
在一个实施例中，线速度测量偏差计算模块，包括：线速度动态范围获取模块、线速度亮度值获取模块、线速度噪声灵敏度获取模块和线速度测量偏差获取模块，其中：
线速度动态范围获取模块，用于控制所述激光雷达转动台匀速转动，根据图像像素坐标和空间中对应点的世界坐标的映射关系、线速度理论参数线速度理论参数，获得第一线速度测量值，根据所述第一线速度测量值与所述线速度理论参数线速度理论参数得到第一实时线速度测速偏差和第一实时线速度测速精度，直至所述第一实时线速度测速偏差和所述第一实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三转速，将所述第三转速前的第四转速对应的第一线速度测量值作为线速度动态范围的最大值；
线速度亮度值获取模块，用于控制所述激光雷达转动台在线速度动态范围内匀速转动，控制可调透明档板的亮度按固定频率逐步减小，获得第二线速度测量值，根据所述第二线速度测量值与线速度理论参数得到第二实时线速度测速偏差和第二实时线速度测速精度，直至所述第二实时线速度测速偏差和第二实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三亮度值，将所述第三亮度值前的第四亮度值作为线速度亮度值的最小值；
线速度噪声灵敏度获取模块，用于控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在线速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三线速度测量值，根据所述第三线速度测量值与线速度理论参数得到第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度，直至所述第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，将第三外加噪声前的第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值；
线速度测量偏差获取模块，用于将所述线速度噪声灵敏度的最大值对应的线速度测速偏差作为线速度测量偏差。
在一个实施例中，角速度噪声灵敏度获取模块，包括：第一外加噪声获取模块、第一可调透明挡板图像获取模块、第一图像质量评估指标值获取模块和角速度噪声灵敏度的最大值获取模块，其中：
第一外加噪声获取模块，用于控制述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的外加噪声按固定频率逐步增大，直至所述角速度测速偏差和精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，控制激光雷达转动台停止转动；
第一可调透明挡板图像获取模块，用于获取施加了第一外加噪声前的第二外加噪声的第一可调透明挡板图像；
第一图像质量评估指标值获取模块，用于根据所述第一可调透明挡板图像与第一初始状态图像得到第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值；
角速度噪声灵敏度的最大值获取模块，用于将所述第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值；
线速度噪声灵敏度获取模块，包括：第三外加噪声获取模块、第二可调透明挡板图像获取模块、第二图像质量评估指标值获取模块和角速度噪声灵敏度的最大值获取模块，其中：
第三外加噪声获取模块，用于控制述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的外加噪声按固定频率逐步增大，直至所述线速度测速偏差和精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，控制激光雷达转动台停止转动；
第二可调透明挡板图像获取模块，用于获取施加了第三外加噪声前的第四外加噪声的第二可调透明挡板图像；
第二图像质量评估指标值获取模块，用于根据所述第二可调透明挡板图像与第二初始状态图像得到第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值；
角速度噪声灵敏度的最大值获取模块，用于将所述第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值。
在一个实施例中，第一图像质量评估指标值获取模块，包括：第一均方误差获取模块、第一峰值信噪比获取模块、第一结构相似性获取模块，其中：
第一均方误差获取模块，用于根据第一初始状态图像的像素坐标和第一可调透明挡板图像的像素坐标，计算获得二者之间的第一均方误差；
第一峰值信噪比获取模块，用于根据所述第一均方误差和第一最大像素值，计算获得第一峰值信噪比；
第一结构相似性获取模块，用于根据所述第一峰值信噪比和所述第二亮度值，计算获得第一结构相似性；
第二图像质量评估指标值获取模块，包括：第二均方误差获取模块、第二峰值信噪比获取模块、第二结构相似性获取模块，其中：
第二均方误差获取模块，用于根据第二初始状态图像的像素坐标和第二可调透明挡板图像的像素坐标，计算获得二者之间的第二均方误差；
第二峰值信噪比获取模块，用于根据所述第二均方误差和第二最大像素值，计算获得第二峰值信噪比；
第二结构相似性获取模块，用于根据所述第二峰值信噪比和所述第四亮度值，计算获得第二结构相似性。
在一个实施例中，角速度参数校准模块，包括：角速度修正值获取模块、角速度参数校准模块，其中：
角速度修正值获取模块，用于根据所述角速度测量偏差，得到角速度测量偏差对应的角速度修正值；
角速度参数校准模块，用于根据所述角速度修正值对所述角速度参数进行校准；
线速度参数校准模块，包括：线速度修正值获取模块、线速度参数校准模块，其中：
线速度修正值获取模块，用于根据所述线速度测量偏差，得到线速度测量偏差对应的线速度修正值；
线速度参数校准模块，用于根据所述线速度修正值对所述线速度参数进行校准。
关于视觉导航设备校准装置的具体限定可以参见上文中对于视觉导航设备校准方法的限定，在此不再赘述。上述视觉导航设备校准装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图11所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种视觉导航设备校准方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各实施例方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种视觉导航设备校准方法，其特征在于，所述方法包括：
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；
控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；
控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可调透明档板设置于转动台与摄像头之间，与所述转动台平行；在控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直之前，还包括：
初始化视觉导航设备，将所述可调透明档板的亮度调节至最大，将外加噪声调至最小，根据重投影误差进行摄像头畸变较正。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差，包括：
控制所述激光雷达转动台的转速按固定频率逐步增大，获得第一角速度测量值，根据所述第一角速度测量值与角速度理论参数得到第一实时角速度测速偏差和第一实时角速度测速精度，直至所述第一实时角速度测速偏差和所述第一实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一转速，将所述第一转速前的第二转速对应的第一角速度测量值作为角速度动态范围的最大值；
控制所述激光雷达转动台在角速度动态范围内匀速转动，控制可调透明档板的亮度按固定频率逐步减小，获得第二角速度测量值，根据所述第二角速度测量值与角速度理论参数得到第二实时角速度测速偏差和第二实时角速度测速精度，直至所述第二实时角速度测速偏差和第二实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一亮度值，将所述第一亮度值前的第二亮度值作为角速度亮度值的最小值；
控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在角速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三角速度测量值，根据所述第三角速度测量值与角速度理论参数得到第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度，直至所述第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，将第一外加噪声前的第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值；
将所述角速度噪声灵敏度的最大值对应的角速度测速偏差作为角速度测量偏差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差，包括：
控制所述激光雷达转动台匀速转动，获得第一线速度测量值，根据所述第一线速度测量值与所述线速度理论参数得到第一实时线速度测速偏差和第一实时线速度测速精度，直至所述第一实时线速度测速偏差和所述第一实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三转速，将所述第三转速前的第四转速对应的第一线速度测量值作为线速度动态范围的最大值；
控制所述激光雷达转动台在线速度动态范围内匀速转动，控制可调透明档板的亮度按固定频率逐步减小，获得第二线速度测量值，根据所述第二线速度测量值与线速度理论参数得到第二实时线速度测速偏差和第二实时线速度测速精度，直至所述第二实时线速度测速偏差和第二实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三亮度值，将所述第三亮度值前的第四亮度值作为线速度亮度值的最小值；
控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在线速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三线速度测量值，根据所述第三线速度测量值与线速度理论参数得到第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度，直至所述第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，将第三外加噪声前的第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值；
将所述线速度噪声灵敏度的最大值对应的线速度测速偏差作为线速度测量偏差。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在角速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三角速度测量值，根据所述第三角速度测量值与角速度理论参数得到第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度，直至所述第三实时角速度测速偏差和第三实时角速度测速精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，将第一外加噪声前的第二外加噪声对应的图像质量评估指标作为角速度噪声灵敏度的最大值，包括：
控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的外加噪声按固定频率逐步增大，直至所述角速度测速偏差和精度超出对应阈值时获取第一外加噪声，控制激光雷达转动台停止转动；
获取施加了第一外加噪声前的第二外加噪声的第一可调透明挡板图像；
根据所述第一可调透明挡板图像与第一初始状态图像得到第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值；
将所述第一图像质量评估指标值作为角速度噪声灵敏度的最大值；
控制所述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的亮度值在线速度亮度范围内，控制外加噪声按固定频率逐步增大，获得第三线速度测量值，根据所述第三线速度测量值与线速度理论参数得到第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度，直至所述第三实时线速度测速偏差和第三实时线速度测速精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，将第三外加噪声前的第四外加噪声对应的图像质量评估指标作为线速度噪声灵敏度的最大值，包括：
控制述激光雷达转动台匀速转动，控制可调透明档板的外加噪声按固定频率逐步增大，直至所述线速度测速偏差和精度超出对应阈值时获取第三外加噪声，控制激光雷达转动台停止转动；
获取施加了第三外加噪声前的第四外加噪声的第二可调透明挡板图像；
根据所述第二可调透明挡板图像与第二初始状态图像得到第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值；
将所述第二图像质量评估指标值作为线速度噪声灵敏度的最大值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一图像质量评估指标值包括第一初始状态图像和第一可调透明挡板图像之间的第一均方误差、第一峰值信噪比和第一结构相似性；根据所述第一可调透明挡板图像与第一初始状态图像得到第二外加噪声对应的第一图像质量评估指标值，包括：
根据第一初始状态图像的像素坐标和第一可调透明挡板图像的像素坐标，计算获得二者之间的第一均方误差；
根据所述第一均方误差和第一最大像素值，计算获得第一峰值信噪比；
根据所述第一峰值信噪比和所述第二亮度值，计算获得第一结构相似性；
所述第二图像质量评估指标值包括第二初始状态图像和第二可调透明挡板图像之间的第二均方误差、第二峰值信噪比和第二结构相似性；根据所述第二可调透明挡板图像与第二初始状态图像得到第四外加噪声对应的第二图像质量评估指标值，包括：
根据第二初始状态图像的像素坐标和第二可调透明挡板图像的像素坐标，计算获得二者之间的第二均方误差；
根据所述第二均方误差和第二最大像素值，计算获得第二峰值信噪比；
根据所述第二峰值信噪比和所述第四亮度值，计算获得第二结构相似性。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准，包括：
根据所述角速度测量偏差，得到角速度测量偏差对应的角速度修正值；
根据所述角速度修正值对所述角速度参数进行校准；
根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准，包括：
根据所述线速度测量偏差，得到线速度测量偏差对应的线速度修正值；
根据所述线速度修正值对所述线速度参数进行校准。
8.一种视觉导航设备校准装置，其特征在于，包括：
垂直方向控制模块，用于控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向垂直；
角速度测量偏差计算模块，用于控制激光雷达转动台转动获得角速度测量参数，根据所述角速度测量参数与角速度理论参数，计算所述角速度测量偏差；
角速度参数校准模块，用于根据所述角速度测量偏差对角速度参数校准；
平行方向控制模块，用于控制激光雷达转动台与摄像头拍摄方向平行；
线速度测量偏差计算模块，用于控制激光雷达转动台转动获得线速度测量参数，根据所述线速度测量参数与线速度理论参数，计算所述线速度测量偏差；
线速度参数校准模块，用于根据所述线速度测量偏差对线速度参数校准。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011588342.1A CN112748423A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011588342.1A CN112748423A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112748423A true CN112748423A (zh) | 2021-05-04 |
Family
ID=75647621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011588342.1A Pending CN112748423A (zh) | 2020-12-28 | 2020-12-28 | 视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112748423A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115981167A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-04-18 | 天津大学 | 扰动抑制系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098997A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像撮像装置 |
| US20120203487A1 (en) * | 2011-01-06 | 2012-08-09 | The University Of Utah | Systems, methods, and apparatus for calibration of and three-dimensional tracking of intermittent motion with an inertial measurement unit |
| CN102706367A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 北京航空航天大学 | 一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法 |
| US20150330054A1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Optical Sensing a Distance from a Range Sensing Apparatus and Method |
| CN110095116A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-06 | 桂林电子科技大学 | 一种基于lift的视觉定位和惯性导航组合的定位方法 |
| WO2019196093A1 (zh) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | 深圳市固胜智能科技有限公司 | 基于云台的imu校准方法、装置及存储介质 |
| CN110398258A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-01 | 广州广电计量检测股份有限公司 | 一种惯性导航系统的性能测试装置及方法 |
| US20200327696A1 (en) * | 2019-02-17 | 2020-10-15 | Purdue Research Foundation | Calibration of cameras and scanners on uav and mobile platforms |
-
2020
- 2020-12-28 CN CN202011588342.1A patent/CN112748423A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008098997A (ja) * | 2006-10-12 | 2008-04-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像撮像装置 |
| US20120203487A1 (en) * | 2011-01-06 | 2012-08-09 | The University Of Utah | Systems, methods, and apparatus for calibration of and three-dimensional tracking of intermittent motion with an inertial measurement unit |
| CN102706367A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-10-03 | 北京航空航天大学 | 一种用于组合导航的单波束激光测速仪精度测试与计算方法 |
| US20150330054A1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Optical Sensing a Distance from a Range Sensing Apparatus and Method |
| WO2019196093A1 (zh) * | 2018-04-13 | 2019-10-17 | 深圳市固胜智能科技有限公司 | 基于云台的imu校准方法、装置及存储介质 |
| US20200327696A1 (en) * | 2019-02-17 | 2020-10-15 | Purdue Research Foundation | Calibration of cameras and scanners on uav and mobile platforms |
| CN110095116A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-06 | 桂林电子科技大学 | 一种基于lift的视觉定位和惯性导航组合的定位方法 |
| CN110398258A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-01 | 广州广电计量检测股份有限公司 | 一种惯性导航系统的性能测试装置及方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| M. LI, H. YU, X. ZHENG AND A. I. MOURIKIS: "High-fidelity sensor modeling and self-calibration in vision-aided inertial navigation", 《2014 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTICS AND AUTOMATION (ICRA)》, 29 September 2014 (2014-09-29), pages 409 - 416 * |
| 刘全攀; 王正杰; 王寰: "基于双目视觉-惯性导航的轻型无人机导航算法", 《兵工学报》, 18 August 2020 (2020-08-18), pages 241 - 248 * |
| 梅迎春;王朝立;廖勤武;: "基于OpenCV的摄像机标定的应用研究", 计算机工程与设计, no. 16, 28 August 2009 (2009-08-28), pages 3856 - 3858 * |
| 王雷: "基于单目视觉与惯导融合的SLAM技术研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》, 15 February 2020 (2020-02-15), pages 1 - 96 * |
| 许华荣;王晓栋: "视觉导航系统摄像机外参数在线标定算法", 《厦门理工学院学报》, 25 December 2012 (2012-12-25), pages 33 - 37 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115981167A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-04-18 | 天津大学 | 扰动抑制系统 |
| CN115981167B (zh) * | 2023-03-21 | 2023-05-23 | 天津大学 | 扰动抑制系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11875537B2 (en) | Multi view camera registration | |
| US10916033B2 (en) | System and method for determining a camera pose | |
| US8743214B2 (en) | Display screen for camera calibration | |
| US8872897B2 (en) | Camera calibration using an easily produced 3D calibration pattern | |
| US9787960B2 (en) | Image processing apparatus, image processing system, image processing method, and computer program | |
| US9928595B2 (en) | Devices, systems, and methods for high-resolution multi-view camera calibration | |
| Schops et al. | Why having 10,000 parameters in your camera model is better than twelve | |
| US9429421B2 (en) | Distortion quantifier for analyzing surfaces | |
| US9230335B2 (en) | Video-assisted target location | |
| US11375165B2 (en) | Image calibration for projected images | |
| US10552984B2 (en) | Capture device calibration methods and systems | |
| US11488354B2 (en) | Information processing apparatus and information processing method | |
| US11830223B2 (en) | Camera calibration apparatus, camera calibration method, and nontransitory computer readable medium storing program | |
| CN108286946B (zh) | 传感器位置标定和数据拼接的方法及系统 | |
| Wang et al. | Measurement and analysis of depth resolution using active stereo cameras | |
| CN113822920B (zh) | 结构光相机获取深度信息的方法、电子设备及存储介质 | |
| CN112748423A (zh) | 视觉导航设备校准方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| KR20230136291A (ko) | 사영 공간에서의 구조적 유사성을 이용한 3차원 매쉬 퀄리티 평가 방법, 이를 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램 | |
| CN108776338A (zh) | 信号源空间传感方法、装置及主动式传感系统 | |
| US20180112975A1 (en) | Fringe Projection Method, Fringe Projection Device and Computer Program Product (as translated) | |
| US8102516B2 (en) | Test method for compound-eye distance measuring apparatus, test apparatus, and chart used for the same | |
| Langmann | Wide area 2D/3D imaging: development, analysis and applications | |
| CN113379816B (zh) | 结构变动检测方法、电子设备及存储介质 | |
| KR101891980B1 (ko) | 회전체의 회전 특성 측정 방법 및 장치 | |
| JP2010107224A (ja) | 位置特定装置及び異動建物検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |