位姿标定方法、装置、设备及存储介质与流程

本发明涉及位姿标定，尤其涉及一种位姿标定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、点云是描述三维场景的常用手段，而实时的点云生成能及时地描述三维场景中事物的变化情况。而为了实现实时的点云生成，常需要提前标定好相机的位姿。

2、现有的位姿标定方法需要gps(global positioning system，全球定位系统)或imu(inertial measurement unit，惯性测量单元)提供已知的位姿数据，增加了数据采集的成本和复杂度，位姿标定效率低。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种位姿标定方法、装置、设备及存储介质，旨在解决现有技术位姿标定复杂导致标定效率低的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种位姿标定方法，所述方法包括以下步骤:

3、对标定板进行点云采样以及全景图像采样，得到点云数据和全景图像数据；

4、基于所述点云数据得到世界坐标系下的第一点云圆心，并基于所述全景图像数据得到全景图像圆心；

5、通过所述第一点云圆心得到世界坐标系下的第一点云圆心坐标集，并计算世界坐标系下的第一虚拟控制点坐标；

6、根据所述第一虚拟控制点坐标得到虚拟控制点权重；

7、通过所述全景图像圆心得到全景图像圆心坐标集，并计算全景图像中心点坐标；

8、根据所述全景图像圆心坐标集和所述全景图像中心点坐标计算全景空间球坐标系下第二虚拟控制点坐标；

9、通过所述第二虚拟控制点坐标和所述虚拟控制点权重计算全景空间球坐标系下第二点云圆心坐标集；

10、通过所述第二点云圆心坐标集和所述第一点云圆心坐标集计算物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量；

11、通过所述物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量得到全景相机相对于物方空间坐标系的位姿；

12、获取当前载体坐标系位姿，并通过所述当前载体坐标系位姿和所述全景相机相对于物方空间坐标系的位姿计算载体位姿与全景相机之间的相对位姿。

13、可选地，所述通过所述第一点云圆心得到世界坐标系下的第一点云圆心坐标集，并计算世界坐标系下的第一虚拟控制点坐标，包括：

14、通过所述第一点云圆心得到世界坐标系下的第一点云圆心坐标集；

15、计算所述第一点云圆心坐标集的中心点坐标；

16、将所述第一点云圆心坐标集的中心点坐标作为第一点云质心坐标；

17、通过所述第一点云质心坐标和所述第一点云圆心坐标集进行主成分分解，得到主分量坐标；

18、通过所述第一点云质心坐标和所述主分量坐标得到第一虚拟控制点坐标。

19、可选地，所述通过所述第一点云质心坐标和所述第一点云圆心坐标集进行主成分分解，得到主分量坐标，包括：

20、根据所述第一点云质心坐标和所述第一点云圆心坐标集计算所述第一点云圆心坐标集的第一协方差矩阵；

21、对所述第一协方差矩阵进行主成分分解，得到主方向数据；

22、根据所述主方向数据得到主分量坐标。

23、可选地，所述根据所述全景图像圆心坐标集和所述全景图像中心点坐标计算全景空间球坐标系下第二虚拟控制点坐标，包括：

24、根据所述全景图像圆心坐标集得到物方点和映射点与全景空间球坐标系的球心之间的第一共线关系；

25、通过所述全景图像圆心坐标集、所述全景图像中心点坐标以及所述第一共线关系得到系数矩阵；

26、根据欧氏变换距离相同原则得到坐标系下虚拟控制点的距离关系；

27、通过所述距离关系和所述系数矩阵计算全景空间球坐标系下第二虚拟控制点坐标。

28、可选地，所述根据所述全景图像圆心坐标集得到物方点和映射点与全景空间球坐标系的球心之间的第一共线关系，包括：

29、获取原始全景图像数据的宽度和原始全景图像数据的高度；

30、通过所述原始全景图像数据的宽度、所述原始全景图像数据的高度以及原始全景图像圆心坐标集计算原始全景图像圆心坐标集中各点在全景空间球坐标系的原始映射点坐标；

31、根据所述原始映射点坐标和所述原始全景图像圆心坐标集中各点建立全景图像坐标系与全景空间球坐标系之间的映射关系；

32、通过所述映射关系和所述全景图像圆心坐标集得到所述全景图像圆心坐标集中各点在全景空间球坐标系的映射点坐标；

33、通过所述映射点坐标得到映射点对应的物方点在全景空间球坐标系中的物方点坐标；

34、通过所述物方点坐标和所述映射点坐标得到物方点和映射点与全景空间球坐标系的球心之间的第一共线关系。

35、可选地，所述通过所述第二点云圆心坐标集和所述第一点云圆心坐标集计算物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量，包括：

36、获取所述第一点云圆心坐标集的第一点云数量和所述第二点云圆心坐标集的第二点云数量；

37、通过所述第一点云数量和所述第一点云圆心坐标集计算第一点云中心点；

38、通过所述第二点云数量和所述第二点云圆心坐标集计算第二点云中心点；

39、通过所述第一点云中心点、所述第一点云圆心坐标集、所述第二点云中心点和所述第二点云圆心坐标集计算点集之间的第二协方差矩阵；

40、对所述第二协方差矩阵进行特征值分解，得到旋转矩阵和平移向量。

41、可选地，所述通过所述物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量得到全景相机相对于物方空间坐标系的位姿之后，还包括：

42、分别对所述全景图像数据和所述点云数据进行特征提取，得到全景图像特征和点云特征；

43、将所述全景图像特征和所述点云特征进行融合，建立点云中每个点与全景图像中像素的对应关系，将点云中的颜色数据传递到全景图像中，得到融合后的点云数据；

44、通过所述融合后的点云数据得到rgb点云数据。

45、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种位姿标定装置，所述位姿标定装置包括：

46、采样模块，用于对标定板进行点云采样以及全景图像采样，得到点云数据和全景图像数据；

47、获取模块，用于基于所述点云数据得到世界坐标系下的第一点云圆心，并基于所述全景图像数据得到全景图像圆心；

48、计算模块，用于通过所述第一点云圆心得到世界坐标系下的第一点云圆心坐标集，并计算世界坐标系下的第一虚拟控制点坐标；

49、所述获取模块，还用于根据所述第一虚拟控制点坐标得到虚拟控制点权重；

50、所述计算模块，还用于通过所述全景图像圆心得到全景图像圆心坐标集，并计算全景图像中心点坐标；

51、所述计算模块，还用于根据所述全景图像圆心坐标集和所述全景图像中心点坐标计算全景空间球坐标系下第二虚拟控制点坐标；

52、所述计算模块，还用于通过所述第二虚拟控制点坐标和所述虚拟控制点权重计算全景空间球坐标系下第二点云圆心坐标集；

53、所述计算模块，还用于通过所述第二点云圆心坐标集和所述第一点云圆心坐标集计算物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量；

54、所述获取模块，还用于通过所述物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量得到全景相机相对于物方空间坐标系的位姿；

55、所述计算模块，还用于获取当前载体坐标系位姿，并通过所述当前载体坐标系位姿和所述全景相机相对于物方空间坐标系的位姿计算载体位姿与全景相机之间的相对位姿。

56、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种位姿标定设备，所述位姿标定设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的位姿标定程序，所述位姿标定程序配置为实现如上文所述的位姿标定方法的步骤。

57、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有位姿标定程序，所述位姿标定程序被处理器执行时实现如上文所述的位姿标定方法的步骤。

58、本发明对标定板进行点云采样以及全景图像采样，得到点云数据和全景图像数据；基于所述点云数据得到世界坐标系下的第一点云圆心，并基于所述全景图像数据得到全景图像圆心；通过所述第一点云圆心得到世界坐标系下的第一点云圆心坐标集，并计算世界坐标系下的第一虚拟控制点坐标；根据所述第一虚拟控制点坐标得到虚拟控制点权重；通过所述全景图像圆心得到全景图像圆心坐标集，并计算全景图像中心点坐标；根据所述全景图像圆心坐标集和所述全景图像中心点坐标计算全景空间球坐标系下第二虚拟控制点坐标；通过所述第二虚拟控制点坐标和所述虚拟控制点权重计算全景空间球坐标系下第二点云圆心坐标集；通过所述第二点云圆心坐标集和所述第一点云圆心坐标集计算物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量；通过所述物方空间坐标系的旋转矩阵和平移向量得到全景相机相对于物方空间坐标系的位姿；获取当前载体坐标系位姿，并通过所述当前载体坐标系位姿和所述全景相机相对于物方空间坐标系的位姿计算载体位姿与全景相机之间的相对位姿，可快速地标定出载体坐标下相对于全景相机坐标系的位姿，提高标定的精度，使得激光点云与全景影像的融合效果较好。