3D视觉 | 机器人3D手眼标定实验(上)

3D视觉 | 机器人3D手眼标定实验

复现Cognex VisionPro 3D的大部分内容，涵盖眼在手外、眼在手上，包括相机标定、手眼标定、3D定位计算位移偏差。最后的位移偏差与Cognex的结果在1mm左右。

— Edited By Hugo

# 1

用python实现原型验证算法，再移植成C++编译为dll，供C#调用。
python的库主要用到：cv2、numpy。
C++的库主要用到：OpenCV、Eigen。

复现的VisionPro 3D函数：

封装成dll的函数接口：

函数接口：

1.void getMatsEth(int* other_info, char* point3d_str, char* point2d_str, char* robot_str, double* mtx33_l, double* mtx33_r, double* mtx44_l, double* mtx44_r)

2.void getMatsEih(int* other_info, char* point3d_str, char* point2d_str, char* robot_str, double* mtx33_l, double* mtx33_r, double* mtx44_l, double* mtx44_r)

3.void calc_ImageToWorld(double* _mtx44_cam3dToPhy3d_l, double* _mtx33_camIntrin_l, double* _mtx44_cam3dToPhy3d_r, double* _mtx33_camIntrin_r, double* _Point_Cl, double* _Point_Cr, double* params)

4.void calc_Excursion(int pointNum, double* _Point_Model_3D, double* _Point_Now_3D, double* _res_excursion)

# 2

总体步骤：

1.相机标定

2.手眼标定

3.计算偏移

坐标系转换：

1.左右相机通过特征提取，得到Raw2D下的特征点坐，通过相机内参，将特征点转到Camera2D下。

2.把未知高度作为未知数，将特征点转到Camera3D下，通过手眼矩阵，将特征点转到Hand3D下

3.通过示教器读取的机械手位姿，将特征点转到RobotBase3D下

# 3

方程求解，代入数据：

最终共有6个方程，即左右相机各3个方程（x、y、z）,但6个方程中只有5个未知数，即RobotBase3D下的X、Y、Z、Camera3D下的左右相机的z,一般做法，用优化方法解超定方程即可。

3D视觉基础知识：

位姿，刚体在坐标系中用位姿描述，位姿 = 位置（position） + 姿态（orientation）。

一般地，位置和姿态各用3个值表示，位置用x、y、z表示偏移，姿态用rx、ry、rz表示欧拉角旋转。

标定板：

工业常用标定板分两大类：实心圆阵列（Halcon）、棋盘格（VisionPro、OpenCV、Matlab），非精确制造的标定板会导致不好的标定结果，比如激光/喷墨打印机打印的标定板。

康耐视的棋盘格（Cognex checkerboard）包含标准的基准标识，能够做到不必在一张图片内拍摄整张棋盘格。

篇幅有限，下一篇继续分享：

1.相机标定

2.姿态评估

3.手眼标定