CN114972511A - 标定物位姿的确定方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

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CN114972511A CN202210590423.8A CN202210590423A CN114972511A CN 114972511 A CN114972511 A CN 114972511A CN 202210590423 A CN202210590423 A CN 202210590423A CN 114972511 A CN114972511 A CN 114972511A
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Abstract

本公开提供了一种标定物位姿的确定方法、装置、电子设备及存储介质，涉及人工智能技术领域，尤其涉及自动驾驶、智能交通、计算机视觉等技术领域。具体实现方案为：获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取多个特征点在世界坐标系中的第二坐标；基于标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，以及多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定标定物位姿。应用本公开实施例提供的技术方案，能够提高确定的标定物位姿的精度。

Description

标定物位姿的确定方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本公开涉及人工智能技术领域，尤其涉及自动驾驶、智能交通、计算机视觉等技术领域。
背景技术
相机标定、雷达标定等产线标定过程中必定会使用到标定物，标定物的位姿直接影响到标定结果的精度。
发明内容
本公开提供了一种标定物位姿的确定方法、装置、电子设备及存储介质。
根据本公开的一方面，提供了一种标定物位姿的确定方法，包括：
获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标；
基于所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，以及所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述标定物位姿。
根据本公开的另一方面，提供了一种标定物位姿的确定装置，包括：
获取模块，用于获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标；
确定模块，用于基于所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，以及所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述标定物位姿。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述任一标定物位姿的确定方法。
根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述任一标定物位姿的确定方法。
根据本公开的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据上述任一标定物位姿的确定方法。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
图1是本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法的第一种流程示意图；
图2是本公开实施例提供的标定物坐标系和世界坐标系的一种示意图；
图3是本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法的第二种流程示意图；
图4是本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法的第三种流程示意图；
图5是本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法的第四种流程示意图；
图6是用来实现本公开实施例的标定物位姿的确定装置的一种结构示意图；
图7是用来实现本公开实施例的标定物位姿的确定方法的电子设备的第一种框图；
图8是用来实现本公开实施例的标定物位姿的确定方法的电子设备的第二种框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
为便于理解，下面对本公开实施例中出现的词语进行解释说明。
相机标定：在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，几何模型参数就是相机参数，也称为相机的标定参数。通过实验与计算求解相机的标定参数的过程称为相机标定。
标定物：相机标定过程中，使用尺寸已知的标定物，通过建立标定物上坐标已知的点与其图像点之间的对应，利用相应的算法获得相机模型的内外参数。其中，标定物可以是棋盘格式标定板、圆形网格式标定板和立体锥等。
标定物位姿：即标定物的位置和姿态，由标定物坐标系相对于世界坐标系的位置和旋转角度构成，其中，标定物坐标系相对于世界坐标系的位置可由平移矩阵表示，标定物坐标系相对于世界坐标系的旋转角度可由旋转矩阵表示。
旋转矩阵：标定物坐标系相对于世界坐标系的X轴、Y轴和Z轴有不同的旋转角度，这3个旋转角度是未知量。本公开实施例中，旋转矩阵为3*3的正交矩阵，正交矩阵中的9个元素均可由这3个旋转角度确定。
平移矩阵：标定物坐标系相对于世界坐标系的位置。
特征点：在相机标定过程中，在标定物上建立的坐标已知的点。
标定物坐标系：在标定物上建立的坐标系，用(Om-Xm-Ym-Zm)表示。
世界坐标系：是客观三维世界的绝对坐标系，也称为客观坐标系，用(Ow-Xw-Yw-Zw)表示。
全站仪：即全站型电子测距仪(Electronic Total Station，ETS)，是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离(斜距、平距)、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。
质心坐标：多个特征点的质心在标定物坐标系或世界坐标系下的坐标。
相机标定、雷达标定等产线标定过程中必定会使用到标定物，标定物的位姿直接影响到标定结果的精度。标定物包括标定板、立体锥等。以相机标定为例。机器视觉方案一直是许多产品解决问题的主要方案，如无人驾驶车辆的行驶，门禁系统的开关控制，移动机器人的移动等。而随着机器视觉方案的应用，相机标定成为无人驾驶车辆、移动机器人等机器视觉产品下线必不可少的一道工序。在相机标定过程中，必定会使用到标定板，标定板的位姿直接影响到标定结果的精度。
目前，标定物位姿的确定方法包括：人工使用卷尺等测量工具，测量标定物坐标系相对于世界坐标系的位置，然后人工评估标定物坐标系相对于世界坐标系的旋转角度。这种标定物位姿的确定方法确定的标定物位姿的精度较低，并且确定标定物位姿的效率较低，无法实现代码自动化。
为解决上述问题，本公开实施例提供了一种标定物位姿的确定方法，如图1所示，图1为本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法的第一种流程示意图，该标定物位姿的确定方法可以应用于相机或与相机相连的电子设备，该电子设备可以为用户设备、服务器或服务器集群等，该方法还可以应用于能够进行产线标定的传感器或与这类传感器相连的电子设备，为方便理解，下面以电子设备为执行主体进行说明，并不起限定作用。
该标定物位姿的确定方法中，获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，以及多个特征点在世界坐标系中的第二坐标，并根据获取到的第一坐标和第二坐标，利用标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，确定标定物位姿。相较于传统的人工评估标定物位姿的方法，这种基于标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系确定标定物位姿的方法更加客观，能够有效避免在确定标定物位姿的过程中基于人工评估而产生的误差，使得确定的标定物位姿精确度更高，从而提高了标定物位姿的确定方法的准确性。
另外，这种标定物位姿的确定方法不依靠人工进行确定，可以实现代码自动化，从而提高确定标定物位姿的工作效率，减少人力资源的消耗。
下面通过具体实施例，对本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法进行详细说明。包括如下步骤：
步骤S11，获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取多个特征点在世界坐标系中的第二坐标。
针对每个特征点，电子设备获取该特征点在标定物坐标系中的坐标，作为该特征点的第一坐标，并获取该特征点在世界坐标系中的坐标，作为该特征点的第二坐标。
在一些实施例中，电子设备可以以一个特征点所在的位置作为标定物坐标系的原点，确定标定物中其他特征点与该特征点的相对位置，进而得到各个特征点在标记物坐标系中的第一坐标。
相应的，电子设备可以确定上述作为标定物坐标系原点的特征点在世界坐标系中的坐标，并根据标定物中其他特征点与该特征点的相对位置，得到各个特征点在标记物坐标系中的坐标，作为第二坐标。
在另一些实施例中，在标定物为标定板的情况下，电子设备可以以标定板中的一个特征点所在位置为原点，通过标定板的布局，确定标定板中其他特征点与该特征点的相对位置，进而得到各个特征点在标记物坐标系中的第一坐标。
例如，如图2所示，为标定物坐标系和世界坐标系的一种示意图，图2展示了标定物坐标系(Om-Xm-Ym-Zm)和世界坐标系(Ow-Xw-Yw-Zw)，该图中的标定物为棋盘格式标定板，P1、P2、P3和P4均是该棋盘格上的角点，为特征点。以P1所在位置为原点，即P1的坐标为(0，0，0)，在Ym轴方向上，P2与P1相同，在Xm轴方向上，P2与P1间隔5个棋盘格式，则P2的坐标可以表示为(5，0，0)，同理，P3的坐标可以表示为(5，3，0)，P4的坐标可以表示为(0，3，0)。
这种基于标定板的布局确定各个特征点的第一坐标的方法，可以有效减少因标定板的角度差异带来的特征点坐标的误差，提高了第一坐标的确定效率，进而提高了标定物位姿的确定的效率。
在一些实施例中，电子设备可以通过全站仪，确定多个特征点在世界坐标系下的第二坐标。这样，电子设备直接接收全站仪所确定的多个特征点的第二坐标，省略了电子设备计算多个特征点的第二坐标的步骤，大大降低了电子设备的空间资源及计算资源的消耗。
本公开实施例中，电子设备确定多个特征点的第一坐标和第二坐标的方法有多种，电子设备可以将上述方法进行结合，即基于标定板的布局确定第一坐标，并基于全站仪确定第二坐标，电子设备也可以分别利用其他方法确定第一坐标和第二坐标，对此不进行限定。
本公开实施例中，电子设备要确定标定物位姿，其多个特征点可以满足以下至少一个条件：
1)多个特征点的数量为4。
本公开实施例中，旋转矩阵为3*3的正交矩阵，正交矩阵中的9个元素均可由3个旋转角度确定。也就是，电子设备至少需要三个特征点的第一坐标和第二坐标，用于计算旋转矩阵，另外，还需要一个特征点作为标定物坐标系的原点。因此，若多个特征点满足特征点的数量为4，可以确定标定物位姿。
这里，多个特征点的数量为4仅为最低限度，若多个特征点的数量可以大于4，可以确定标定物位姿。
通过条件1)，可以限制多个特征点的数量，在多个特征点的数量小于4时，不能确定标定物位姿；在多个特征点的数量大于4时，会增加电子设备的计算资源，因此，通过条件1)可以降低电子设备的资源损耗，提高电子设备确定标定物位姿的工作效率。
2)在标定物坐标系中每两个特征点之间的距离大于预设距离阈值。
本公开实施例中，电子设备可以预先设定两个特征点之间的距离阈值，即预设距离阈值。若标定物坐标系中每两个特征点之间的距离大于预设距离阈值，电子设备可以使用该特征点去确定标定物的位姿。
反之，若两个特征点之间的距离小于等于预设距离阈值，则这两个特征点距离过近，这种情况下，电子设备可以使用这两个特征点去确定标定物的位姿，进而会导致其中一个点不能发挥原有的作用，进而导致电子设备不能准确的确定出标定物的位姿。
因此，条件2)可以有效避免由于标定物坐标系中两个特征点之间的距离过近而导致电子设备所确定的标定物位姿的精度较低。
3)在标定物坐标系中构成凸多边形。
本公开实施例中，若多个特征点在标定物坐标系中构成凸多边形，则基于这多个特征点，电子设备可以准确的确定标定物坐标系相对于世界坐标系的位置和旋转角度，即确定标定物位姿。
反之，若多个特征点在标定物坐标系中构成一条直线，则电子设备根据这些特征点，不能确定标定物坐标系相对于世界坐标系的旋转角度，也就是，导致电子设备不能准确的确定出标定物的位姿。
此外，多个特征点在标定物坐标系中构成凸多边形，可以使得多个特征点之间的距离尽可能的大，尽可能的提高所确定的标定物位姿的精度。
因此，条件3)可以有效避免由于多个特征点在标定物坐标系为一条直线而导致电子设备所确定的标定物位姿的精度较低。
步骤S12，基于标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，以及多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定标定物位姿。
电子设备可以预先确定标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，并将获取的多个特征点的第一坐标和第二坐标带入该转换关系中，可以确定标志物位姿。
本公开实施例提供的技术方案中，电子设备可以获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，以及多个特征点在世界坐标系中的第二坐标，并根据获取到的第一坐标和第二坐标，利用标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，确定标定物位姿。相较于传统的人工评估标定物位姿的方法，这种基于标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系确定标定物位姿的方法更加客观，能够有效避免在确定标定物位姿的过程中基于人工评估而产生的误差，使得确定的标定物位姿精确度更高，从而提高了标定物位姿的确定方法的准确性。
另外，这种标定物位姿的确定方法不依靠人工进行确定，可以实现代码自动化，从而提高确定标定物位姿的工作效率，减少人力资源的消耗。
在本公开的一个实施例中，还提供了一种标定物位姿的确定方法，如图3所示，该方法中可以包括步骤S31-步骤S34，步骤S31与上述步骤S11相同，此处不再赘述。步骤S32-步骤S34为步骤S12的一种可实现方式。
步骤S32，基于多个特征点的第一坐标，确定在标定物坐标系下每个特征点的第一去质心坐标，并基于多个特征点的第二坐标，确定在世界坐标系下的每个特征点的第二去质心坐标。
本公开实施例中，电子设备可以将获取到的多个特征点的第一坐标用Pmi表示，例如Pm1、Pm2和Pm3等，由多个特征点的第一坐标构成的矩阵可以用MPm表示。
电子设备在获取到多个特征点的第一坐标之后，计算多个特征点的第一坐标的质心，作为第一质心坐标，记为Pma。基于多个特征点的第一坐标和第一质心坐标，电子设备可以确定标定物坐标系下每个特征点的第一去质心坐标，由多个特征点的第一去质心坐标构成的矩阵可以用
Figure BDA0003664918460000083
表示。即公式(1)：
Figure BDA0003664918460000081
电子设备可以将获取到的多个特征点的第二坐标用Pwi表示，例如Pw1、Pw2和Pw3等，由多个特征点的第二坐标构成的矩阵可以用
Figure BDA0003664918460000084
表示。
电子设备在获取到多个特征点的第二坐标之后，计算多个特征点的第二坐标的质心，作为第二质心坐标，记为Pwa。基于多个特征点的第二坐标和第二质心坐标，电子设备可以确定标定物坐标系下每个特征点的第二去质心坐标，由多个特征点的第二去质心坐标构成的矩阵可以用
Figure BDA0003664918460000085
表示，即公式(2)：
Figure BDA0003664918460000082
在一些实施例中，上述步骤S32可以为：确定多个特征点的第一坐标的均值，作为在标定物坐标系下的第一质心坐标；将每个特征点的第一坐标减去第一质心坐标，得到该特征点的第一去质心坐标；确定多个特征点的第二坐标的均值，作为在世界坐标系下的第二质心坐标；将每个特征点的第二坐标减去第二质心坐标，得到该特征点的第二去质心坐标。
例如，电子设备可以计算多个特征点的第一坐标的均值，作为在标定物坐标系下的第一质心坐标，如公式(3)：
Figure BDA0003664918460000086
式中Pma为第一质心坐标，Pmi分别为多个特征点的第一坐标，n为多个特征点的数量；
同样的，电子设备计算多个特征点的第二坐标的均值，作为在世界坐标系下的第二质心坐标，如公式(4)：
Figure BDA0003664918460000087
式中Pwa为第二质心坐标，Pwi分别为多个特征点的第二坐标，n为多个特征点的数量。
利用这种方法可以较为简便地确定第一质心坐标和第二质心坐标，节省了电子设备的计算资源，提高了电子设备计算第一质心坐标和第二质心坐标的效率，进而提高了电子设备确定标定物位姿的工作效率。
电子设备也可以将多个特征点连接成凸多边形，计算凸多边形的质心在标定物坐标系下的坐标，作为多个特征点的第一质心坐标；计算凸多边形的质心在世界坐标系下的坐标，作为多个特征点的第二质心坐标。
电子设备还可以利用其他方式求得多个特征点的第一质心坐标和第二质心坐标，对此不进行限定。
步骤S33，利用第一转换关系、第一去质心坐标以及第二去质心坐标，确定旋转矩阵。
本公开实施例中，标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系包括第一转换关系。第一转换关系由标定物坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵、标定物坐标系下的坐标以及世界坐标系下的坐标确定。这里，电子设备将获得的由每个特征点的第一去质心坐标构成的矩阵
Figure BDA0003664918460000093
作为标定物坐标系下的坐标，并将获得的由每个特征点的第二去质心坐标构成的矩阵
Figure BDA0003664918460000094
作为世界坐标系下的坐标。
第一转换关系可以用如下公式表示：
Figure BDA0003664918460000091
公式(5)中，Rwm表示标定物坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵。
电子设备可以利用奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)等方法对公式(5)中的Rwm进行求解，得到Rwm最优值，记做Rwm *，并将Rwm *看做是电子设备所确定的标定物的旋转矩阵。
步骤S34，利用第二转换关系、所确定的旋转矩阵、第一去质心坐标以及第二去质心坐标，确定平移矩阵。
本公开实施例中，标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系还包括第二转换关系。第二转换关系由旋转矩阵、标定物坐标系与世界坐标系之间的平移矩阵、标定物坐标系下的坐标以及世界坐标系下的坐标确定。这里，电子设备将获得的由每个特征点的第一去质心坐标构成的矩阵
Figure BDA0003664918460000096
作为标定物坐标系下的坐标，并将获得的由每个特征点的第二去质心坐标构成的矩阵
Figure BDA0003664918460000095
作为世界坐标系下的坐标。
第二转换关系可以用如下公式表示：
Figure BDA0003664918460000092
公式(6)中，t表示标定物坐标系与世界坐标系之间的平移矩阵，Rwm表示标定物坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵。
电子设备将步骤S33中所求得的旋转矩阵Rwm *带入公式(6)，之后，可以利用SVD等方法对公式(6)中的t进行求解，得到t最优值，记做t*，并将t*看做是电子设备所确定的标定物的平移矩阵。
本公开实施例中，标定物位姿是由旋转矩阵和平移矩阵构成，也就是，电子设备在得到所确定的旋转矩阵和平移矩阵之后，即可确定标定物位姿。
本公开实施例提供的技术方案中，电子设备在确定第一去质心坐标和第二去质心坐标后，利用第一转换关系获取所确定的旋转矩阵，在第一转换关系中，只有旋转角度一个未知量，通过这种方式所确定的旋转矩阵的准确度较高。之后，基于所确定的旋转矩阵，电子设备利用第二转换关系得到平移矩阵，确定平移矩阵，进而确定标定物位姿。这样分别独立的确定旋转矩阵和平移矩阵，降低了每次求解时的未知量，提高了标定物位姿的确定方法的准确性以及效率。
在本公开的一个实施例中，还提供了一种标定物位姿的确定方法，如图4所示，该方法中，可以包括步骤S41-步骤S42，步骤S41与上述步骤S11相同，此处不再赘述。步骤S42为步骤S12的一种可实现方式。
步骤S42，利用第二转换关系、多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定旋转矩阵以及平移矩阵。
本公开实施例中，标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系还包括第二转换关系。第二转换关系由旋转矩阵、标定物坐标系与世界坐标系之间的平移矩阵、标定物坐标系下的坐标以及世界坐标系下的坐标确定。第二转换关系的表达方式如上述公式(6)。
电子设备在获取到多个特征点的第一坐标和第二坐标的情况下，可以利用SVD等方法，基于公式(6)直接求得旋转矩阵以及平移矩阵，得到标定物的位姿。
这样，在本公开实施例提供的技术方案中，电子设备直接利用第二转换关系获取旋转矩阵以及平移矩阵，简化了旋转矩阵以及平移矩阵的计算步骤，提高了标定物位姿的计算复杂度。
下面结合图5所示的标定物位姿的确定方法流程，对本公开实施例提供的标定物位姿的确定方法进行详细说明。
步骤S51，电子设备使用全站仪测量标定板上n个特征点相对于世界坐标系的坐标Pw，即电子设备获取多个特征点在世界坐标系中的第二坐标。
步骤S52，电子设备计算n个特征点相对于标定板坐标系的坐标Pm，即电子设备获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标。
步骤S53，电子设备分别计算n个Pw坐标点和n个Pm坐标点的质心坐标Pwa和Pma。
步骤S54，电子设备将n个Pw分别减去质心坐标Pwa，得到
Figure BDA0003664918460000111
电子设备将n个Pw分别减去质心坐标Pwa，得到由n个特征点的第一去质心坐标构成的矩阵
Figure BDA0003664918460000112
步骤S55，电子设备将n个Pm分别减去质心坐标Pma，得到
Figure BDA0003664918460000113
电子设备将n个Pm分别减去质心坐标Pma，得到由n个特征点的第二坐标构成的矩阵
Figure BDA0003664918460000114
本公开实施例中，不限定步骤S54与步骤S55的执行顺序。
上述步骤S51-步骤S55的实现方式可参见步骤S11和步骤S32部分的相关描述。
步骤S56，电子设备建立等式
Figure BDA0003664918460000117
上式中，Rwm为标定物坐标系和世界坐标系之间的旋转矩阵。
步骤S57，电子设备使用SVD计算旋转矩阵Rwm *。
电子设备利用奇异值分解对Rwm进行求解，可以得到Rwm最优值，记做Rwm *。
上述步骤S56和步骤S57的实现方式可参见步骤S33部分的相关描述。
步骤S58，电子设备使用等式
Figure BDA0003664918460000116
计算平移矩阵t*，计算出来的Rwm *和t*即为标定板坐标系相对于实际的旋转和平移。
电子设备计算出的旋转矩阵和平移矩阵，也就是标定物坐标系相对于实际坐标系的旋转和平移，即标定物位姿。
上述步骤S58的实现方式可参见步骤S12和步骤S34部分的相关描述。
与上述标定物位姿的确定方法对应，本公开实施例还提供了一种标定物位姿的确定装置，如图6所示，可以包括：
获取模块61，用于获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取多个特征点在世界坐标系中的第二坐标；
确定模块62，用于基于标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，以及多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定标定物位姿。
可选的，转换关系包括第一转换关系和第二转换关系，第一转换关系由标定物坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵、标定物坐标系下的坐标以及世界坐标系下的坐标确定，第二转换关系由旋转矩阵、标定物坐标系与世界坐标系之间的平移矩阵、标定物坐标系下的坐标以及世界坐标系下的坐标确定，旋转矩阵和平移矩阵构成标定物位姿；
确定模块62，具体可以用于：
基于多个特征点的第一坐标，确定在标定物坐标系下每个特征点的第一去质心坐标，并基于多个特征点的第二坐标，确定在世界坐标系下的每个特征点的第二去质心坐标；
利用第一转换关系、第一去质心坐标以及第二去质心坐标，确定旋转矩阵；
利用第二转换关系、所确定的旋转矩阵、第一去质心坐标以及第二去质心坐标，确定平移矩阵。
可选的，确定模块62，具体可以用于：
确定多个特征点的第一坐标的均值，作为在标定物坐标系下的第一质心坐标；将每个特征点的第一坐标减去第一质心坐标，得到该特征点的第一去质心坐标；
确定多个特征点的第二坐标的均值，作为在世界坐标系下的第二质心坐标；将每个特征点的第二坐标减去第二质心坐标，得到该特征点的第二去质心坐标。
可选的，转换关系包括第二转换关系，第二转换关系由标定物坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵、标定物坐标系下的坐标以及世界坐标系下的坐标确定；
确定模块62，具体可以用于：
利用第二转换关系、多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定旋转矩阵以及平移矩阵。
可选的，标定物为标定板；获取模块61，具体可以用于：
通过标定板的布局，确定多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标；或/和
通过全站仪，确定多个特征点在世界坐标系中的第二坐标。
可选的，多个特征点满足以下至少一个条件：
多个特征点的数量为4；
在标定物坐标系中每两个特征点之间的距离大于预设距离阈值；
在标定物坐标系中构成凸多边形。
本公开实施例提供的技术方案中，电子设备可以获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，以及多个特征点在世界坐标系中的第二坐标，并根据获取到的第一坐标和第二坐标，利用标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系，确定标定物位姿。相较于传统的人工评估标定物位姿的方法，这种基于标定物坐标系与世界坐标系之间的转换关系确定标定物位姿的方法更加客观，能够有效避免在确定标定物位姿的过程中基于人工评估而产生的误差，使得确定的标定物位姿精确度更高，从而提高了标定物位姿的确定方法的准确性。
另外，这种标定物位姿的确定方法不依靠人工进行确定，可以实现代码自动化，从而提高确定标定物位姿的工作效率，减少人力资源的消耗。
本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图7示出了可以用来实现本公开实施例的标定物位姿的确定方法的电子设备700的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图7所示，设备700包括计算单元701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的计算机程序或者从存储单元708加载到随机访问存储器(RAM)703中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 703中，还可存储设备700操作所需的各种程序和数据。计算单元701、ROM 702以及RAM 703通过总线704彼此相连。输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。
设备700中的多个部件连接至I/O接口705，包括：输入单元706，例如键盘、鼠标等；输出单元707，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元708，例如磁盘、光盘等；以及通信单元709，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元709允许设备700通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元701可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元701的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元701执行上文所描述的各个方法和处理，例如标定物位姿的确定方法。例如，在一些实施例中，标定物位姿的确定方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元708。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 702和/或通信单元709而被载入和/或安装到设备700上。当计算机程序加载到RAM 703并由计算单元701执行时，可以执行上文描述的标定物位姿的确定方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元701可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行标定物位姿的确定方法。
图8示出了用来实现本公开实施例的标定物位姿的确定方法的电子设备的框图，包括：
至少一个处理器801；以及
与所述至少一个处理器801通信连接的存储器802；其中，
所述存储器802存储有可被所述至少一个处理器801执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器801执行，以使所述至少一个处理器801能够执行任一所述的标定物位姿的确定方法。
本公开实施例还提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据上述任一所述的标定物位姿的确定方法。
本公开实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据上述任一所述的标定物位姿的确定方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (15)

1.一种标定物位姿的确定方法，包括：
获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标；
基于所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，以及所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述标定物位姿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转换关系包括第一转换关系和第二转换关系，所述第一转换关系由所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的旋转矩阵、所述标定物坐标系下的坐标以及所述世界坐标系下的坐标确定，所述第二转换关系由所述旋转矩阵、所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的平移矩阵、所述标定物坐标系下的坐标以及所述世界坐标系下的坐标确定，所述旋转矩阵和所述平移矩阵构成所述标定物位姿；
所述基于所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，以及所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述标定物位姿的步骤，包括：
基于所述多个特征点的第一坐标，确定在所述标定物坐标系下每个特征点的第一去质心坐标，并基于所述多个特征点的第二坐标，确定在所述世界坐标系下的每个特征点的第二去质心坐标；
利用所述第一转换关系、所述第一去质心坐标以及所述第二去质心坐标，确定所述旋转矩阵；
利用所述第二转换关系、所确定的旋转矩阵、所述第一去质心坐标以及所述第二去质心坐标，确定所述平移矩阵。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述多个特征点的第一坐标，确定在所述标定物坐标系下每个特征点的第一去质心坐标的步骤，包括：
确定所述多个特征点的第一坐标的均值，作为在所述标定物坐标系下的第一质心坐标；将每个特征点的第一坐标减去所述第一质心坐标，得到该特征点的第一去质心坐标；
所述基于所述多个特征点的第二坐标，确定在所述世界坐标系下的每个特征点的第二去质心坐标的步骤，包括：
确定所述多个特征点的第二坐标的均值，作为在所述世界坐标系下的第二质心坐标；将每个特征点的第二坐标减去所述第二质心坐标，得到该特征点的第二去质心坐标。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转换关系包括第二转换关系，所述第二转换关系由所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵、所述标定物坐标系下的坐标以及所述世界坐标系下的坐标确定；
所述基于所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，以及所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述标定物位姿的步骤，包括：
利用所述第二转换关系、所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述旋转矩阵以及所述平移矩阵。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述标定物为标定板；
所述获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标的步骤，包括：
通过所述标定板的布局，确定所述多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标；或/和
所述获取所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标的步骤，包括：
通过全站仪，确定所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中，所述多个特征点满足以下至少一个条件：
所述多个特征点的数量为4；
在所述标定物坐标系中每两个特征点之间的距离大于预设距离阈值；
在所述标定物坐标系中构成凸多边形。
7.一种标定物位姿的确定装置，包括：
获取模块，用于获取多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标，并获取所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标；
确定模块，用于基于所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的转换关系，以及所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述标定物位姿。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述转换关系包括第一转换关系和第二转换关系，所述第一转换关系由所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的旋转矩阵、所述标定物坐标系下的坐标以及所述世界坐标系下的坐标确定，所述第二转换关系由所述旋转矩阵、所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的平移矩阵、所述标定物坐标系下的坐标以及所述世界坐标系下的坐标确定，所述旋转矩阵和所述平移矩阵构成所述标定物位姿；
所述确定模块，具体用于：
基于所述多个特征点的第一坐标，确定在所述标定物坐标系下每个特征点的第一去质心坐标，并基于所述多个特征点的第二坐标，确定在所述世界坐标系下的每个特征点的第二去质心坐标；
利用所述第一转换关系、所述第一去质心坐标以及所述第二去质心坐标，确定所述旋转矩阵；
利用所述第二转换关系、所确定的旋转矩阵、所述第一去质心坐标以及所述第二去质心坐标，确定所述平移矩阵。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述确定模块，具体用于：
确定所述多个特征点的第一坐标的均值，作为在所述标定物坐标系下的第一质心坐标；将每个特征点的第一坐标减去所述第一质心坐标，得到该特征点的第一去质心坐标；
确定所述多个特征点的第二坐标的均值，作为在所述世界坐标系下的第二质心坐标；将每个特征点的第二坐标减去所述第二质心坐标，得到该特征点的第二去质心坐标。
10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述转换关系包括第二转换关系，所述第二转换关系由所述标定物坐标系与所述世界坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵、所述标定物坐标系下的坐标以及所述世界坐标系下的坐标确定；
所述确定模块，具体用于：
利用所述第二转换关系、所述多个特征点的第一坐标和第二坐标，确定所述旋转矩阵以及所述平移矩阵。
11.根据权利要求7-10任一项所述的装置，其中，所述标定物为标定板；
获取模块，具体用于：
通过所述标定板的布局，确定所述多个特征点在标定物坐标系中的第一坐标；或/和
通过全站仪，确定所述多个特征点在世界坐标系中的第二坐标。
12.根据权利要求7-10任一项所述的装置，其中，所述多个特征点满足以下至少一个条件：
所述多个特征点的数量为4；
在所述标定物坐标系中每两个特征点之间的距离大于预设距离阈值；
在所述标定物坐标系中构成凸多边形。
13.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
14.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法。
15.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-6中任一项所述的方法。
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