MegviiRobot / Camlasercalibratool

Camera Laser Calibration Tool

标定相关的理论推导以及拓展知识请阅读知乎专栏文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/137501892

1. 介绍

这是一个基于 ROS 的单线激光和相机外参数自动标定代码。标定原理如下图所示，相机通过二维码估计标定板平面在相机坐标系下的平面方程，由于激光点云落在平面上，将点云通过激光坐标系到相机坐标系的外参数 $ T_{cl} $ 转换到相机坐标系，构建点到平面的距离作为误差，使用非线性最小二乘进行求解。

2. 特征

1. 支持多 April tag 格式。 可以选择多 apriltag 的标定板 ( kalibr_tag.pdf ) 或者自己打印一个 apriltag 做标定板(apriltag.pdf)。
2. 支持多种相机模型。radial-tangential (radtan) : (distortion_coeffs: [k1 k2 r1 r2]); equidistant (equi):distortion_coeffs: [k1 k2 k3 k4]). More info please visit kalibr website.
3. 激光线自动检测，无须手标。会自动提取激光线中落在标定板上的激光点，前提是标定板在激光正前方 120 度范围内，并且激光前方 2m 范围内只会存在一个连续的直线线段，所以请你在空旷的地方采集数据，不然激光数据会提取错误。
4. 利用标定板的边界约束，标定结果更加准确。这个是隐藏的功能，暂时未对外开放接口，需要你修改代码。

3. 编译方法

mkdir LaserCameraCal_ws
mkdir ../src
cd src
git clone https://github.com/MegviiRobot/CamLaserCalibraTool
cd ..
catkin_make -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release

4. 运行

4.1 仿真数据

**强烈建议: **先用仿真数据试试这个标定系统，系统的可观性问题在仿真代码里都能找到验证，这样就能指导你如何采集数据。

cd LaserCameraCal_ws
source devel/setup.bash 
rosrun lasercamcal_ros simulation_lasercamcal_node

特别地，请仔细阅读 main/calibr_simulation.cpp ，修改数据的生成观察系统的可观性。

4.2 实际数据，运行前的准备

请配置好 config/calibra_config.yaml 文件，里面有相机模型参数，rosbag 数据包的名字和保存路径，相机模型以及标定板的尺寸和类型等等。 具体请参考对应的 config.yaml。

采集激光数据制作 rosbag，请将标定板放于激光和相机前方 0.3m ~ 1.5m 左右，充分运动标定板（各个轴，各个角度，各个距离都充分运动）。

4.3 先运行 kalibr 检测图像二维码

会把相机和标定板之间的姿态保存成一个 txt，用于后续标定。

cd LaserCameraCal_ws
source devel/setup.bash
roslaunch lasercamcal_ros kalibra_apriltag.launch 

4.4 再运行激光视觉外参数标定代码

会自动检测激光在标定板上的线段，并完成标定和保存结果。

roslaunch lasercamcal_ros calibra_offline.launch 

激光线条的自动获取如下图所示，其中红色部分为激光检测到的标定板线段，请注意保持激光前方是空旷区域：

4.5 验证结果

roslaunch lasercamcal_ros debug.launch 
rosbag play data.bag

运行 debug 工具，看激光光条和图像是否对齐的比较好。

5. TODO

1. 支持修改相机采样间隔？？？ 还是说采用自动判断信息熵？

6. Authors

1. Yijia He, if you have any question, please contact heyijia_2013 at 163 dot com
2. XiZhen Xiao
3. Xiao Liu, his homepage

7. Ref:

2004, Qilong Zhang, Extrinsic Calibration of a Camera and Laser Range Finder (improves camera calibration).