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多传感器外参标定与刚体变换求解

📚 共计 30 章节

外参标定概述

什么是外参、为什么需要标定、应用场景（自动驾驶/机器人/AR·VR）

坐标系基础

世界、相机、图像、像素坐标系及转换关系

刚体变换与李群李代数

旋转矩阵、平移向量、齐次坐标、SE(3)与so(3)基础

相机成像模型

针孔模型、畸变模型（径向/切向）、内参矩阵

传感器同步

时间戳同步、硬件方案、软件插值对齐

同步多传感器

2D-2D 点对匹配

SIFT/ORB特征提取、匹配、RANSAC剔除误匹配

3D-2D 点对匹配

PnP问题、DLT/EPnP算法、BA优化

3D-3D 点对匹配

ICP问题、SVD解法、点对面ICP、非线性优化

单目相机-IMU 外参标定

旋转/平移外参标定、Kalibr工具使用

双目相机外参标定

立体校正、极线约束、本征矩阵与基础矩阵

相机-激光雷达外参标定

Autoware方法、互信息、边缘对齐

多相机系统标定

统一坐标系、全局BA、重投影误差最小化

Eye-in-Hand / Eye-to-Hand、AX=XB求解

机器人手眼

标定板设计

棋盘格、AprilTag、ChArUco、圆形阵列设计原则

标定板精度

标定数据采集

采集规范、运动激励、数据质量评估

标定结果评估

重投影误差、RPE、ATE

在线标定与离线标定

离线批量优化 vs 在线滤波(EKF/ESKF)

基于优化的标定方法

图优化(g2o/Ceres)、残差函数、鲁棒核函数

基于滤波的标定方法

EKF、ESKF在标定中的应用

标定中的退化问题

退化运动分析、可观测性、避免退化策略

退化可观测

相机-毫米波雷达标定

投影模型差异、稀疏点云关联、联合标定

毫米波雷达

相机-超声波传感器标定

超声波模型、距离约束、联合标定

超声波声纳

轮式里程计-IMU 外参标定

轮速计模型、IMU预积分、联合优化

轮式里程计

GPS-IMU 外参标定

GPS坐标系转换、杆臂效应、松耦合标定

多传感器融合中的外参管理

外参在线估计、置信度、动态调整

标定工具链搭建

ROS标定包、自定义节点、自动化流程

标定数据仿真

生成合成数据、添加噪声、验证算法

标定精度影响因素分析

传感器分辨率、标定板精度、光照、运动速度

工业级标定案例

自动驾驶/服务机器人/无人机标定流程

外参标定前沿与展望

无目标标定、自标定、深度学习、端到端标定