利用Kalibr标定Camera-IMU外参_kalibr distortion

一、参考论文

1. Paul Furgale, Joern Rehder, Roland Siegwart (2013). Unified Temporal and Spatial Calibration for Multi-Sensor Systems. In Proceedings of the IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Tokyo, Japan.
2. Paul Furgale, T D Barfoot, G Sibley (2012). Continuous-Time Batch Estimation Using Temporal Basis Functions. In Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp. 2088–2095, St. Paul, MN.

二、工具安装步骤

1、官方教程：https://github.com/ethz-asl/kalibr/wiki/camera-imu-calibration

1、源码地址：https://github.com/ethz-asl/kalibr.git

3、参数文件格式：https://github.com/ethz-asl/kalibr/wiki/yaml-formats

4、将源码克隆下来，放在ROS工作空间编译

5、此处报错libv412.h没有那个文件：此文件是专门用来处理视频图像的

     sudo apt-get install libv4l-dev

三、标定样例

1、样例下载地址：https://github.com/ethz-asl/kalibr/wiki/downloads

2、运行命令：

kalibr_calibrate_imu_camera --target /home/cjn/kalibr/src/kalibr/dynamic/april_6x6.yaml --cam /home/cjn/kalibr/src/kalibr/dynamic/camchain.yaml --imu /home/cjn/kalibr/src/kalibr/dynamic/imu_adis16448.yaml --bag /home/cjn/kalibr/src/kalibr/dynamic/dynamic.bag --bag-from-to 5 45

3、备注：

3.1 --bag-from-to 5 45 表示选取数据集5-45s     

3.2 运行报错：ImportError: cannot import name NavigationToolbar2Wx

      "/home/cjn/kalibr/src/kalibr/Schweizer-Messer/sm_python/python/sm/PlotCollection.py"

      解决：将 PlotCollection.py 中的NavigationToolbar2Wx 改为 NavigationToolbar2WxAgg

3.3 优化报错：“Spline Coefficient Buffer Exceeded. Set larger buffer margins”

       在标定命令最后添加 --timeoffset-padding 0.1

路径：/home/wk/kalibr_workspace/src/Kalibr/aslam_nonparametric_estimation/aslam_splines/src/BSplineExpressions.cpp 447行
所以，这里人为的将_bufferTmax提高，
423行：_bufferTmax = _spline->spline().timeInterval(_bufferRight).second*
   改为：_bufferTmax = _spline->spline().timeInterval(_bufferRight).second*2;
提高一倍。

四、标定实际操作

1、数据采集

       采集包含原始图像和IMU数据的bag包，采集数据的最佳频率为图像20Hz, IMU 200 Hz (当然其他频率也没问题)。重要的是确保标定目标的良好和均匀照明，并保持相机快门时间低以避免过度的运动模糊。 

rosbag record -O camera_imu_calibra.bag /left /right /imu/data_raw

注：     

1）采集数据的起始和结束阶段注意别晃动太大，如从桌子上拿起或者放下。如果有这样的动作，在标定阶段应该跳过bag数据集的首尾的数据。

2）采集数据的时候应该给imu各个轴足够的激励，如先依次绕各个轴运动，运动完后来个在空中画8字之类的操作，当然也要注意别运动太剧烈，图像都模糊了。

3）ROS 提供了改变 topic 发布频率的节点throttle, 指令如下 :

rosrun topic_tools throttle messages /mynteye/left/image_raw 20 /left
 
rosrun topic_tools throttle messages /mynteye/right/image_raw 20 /right

2、标定命令

rosrun kalibr kalibr_calibrate_imu_camera --target '/home/cjn/kalibr_/file/april_6x6_80x80cm.yaml' --cam '/home/cjn/kalibr_/file/camera.yaml' --imu '/home/cjn/kalibr_/file/imu.yaml' --bag '/home/cjn/bag_file/imu_calibration/camera_imu_calibra.bag' --bag-from-to 6 70

五、参数文件

1、相机参数文件：camchain.yaml

cam0:
  cam_overlaps: [1]
  camera_model: pinhole
  distortion_coeffs: [-2.9170972359091218e-01, 6.9738410320982019e-02,-3.3231504451002157e-05, -9.5970021240753282e-04] #畸变参数
  distortion_model: radtan #畸变模型
  intrinsics: [3.5010014627008638e+02, 3.4934572816623472e+02, 3.1780808141818062e+02, 2.4363726235828250e+02] #相机内参
  resolution: [640, 480]
  rostopic: /left
cam1:
  T_cn_cnm1: #左相机相对于右相机的T
  - [9.9994716969048836e-01, -2.7132513675734004e-03, 9.9144387132132396e-03, -1.1576632997665931e-01]
  - [2.5169683011943512e-03, 9.9980164664549764e-01, 1.9756827567251341e-02, 2.3598458494754455e-03]
  - [-9.9660773904522298e-03, -1.9730829479970700e-02, 9.9975565598274052e-01, -1.3129115253160678e-02]
  - [0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
  cam_overlaps: [0]
  camera_model: pinhole
  distortion_coeffs: [-2.8640185857190709e-01, 6.8843722295998583e-02, 1.2511076178493559e-04, 2.2836652234528221e-04]
  distortion_model: radtan
  intrinsics: [3.4584039925550132e+02, 3.4496566998987788e+02, 3.1178312103218963e+02, 2.4592149455320549e+02]
  resolution: [640, 480]
  rostopic: /right 
 

畸变模型：Equidistant [k1, k2, k3, k4]，Radtan [k1, k2, p1, p2]

2、IMU参数文件

rostopic: /imu0
update_rate: 200.0 #Hz
 
accelerometer_noise_density: 0.01 #continous
accelerometer_random_walk: 0.0002 
gyroscope_noise_density: 0.005 #continous
gyroscope_random_walk: 4.0e-06

 noise_density: 高斯白噪声，测量噪声是AD转换器件引起的外部噪声，波动激烈的测量白噪声

 random_walk: 随机游走噪声，是传感器内部机械、温度等各种物理因素产生的传感器内部误差的综合参数，是变化缓慢的bias

3、标定板参数文件

#example for aprilgrid
  target_type: 'aprilgrid' #gridtype
  tagCols: 6                  #number of apriltags
  tagRows: 6                  #number of apriltags
  tagSize: 0.088              #size of apriltag, edge to edge [m]
  tagSpacing: 0.3             #ratio of space between tags to tagSize
                              #example: tagSize=2m, spacing=0.5m --> tagSpacing=0.25[-]

                      

小觅双目摄像头标准系列的标定 

Kalibr 标定双目内外参数以及 IMU 外参数