Stereokamera; Planare Rektifizierung - Roboception rc visard Bedienungsanleitung

tinuierliche Datenströme über die
und verknüpft das Dynamik-Modul Daten aus den folgenden Submodulen:
– Visuelle Odometrie
der Grundlage der Bewegungen charakteristischer Merkmale in den Bildern der linken Ka-
mera.
– Stereo-INS
ten Werte mit den Daten der integrierten inertialen Messeinheit (IMU), um auf dieser Grund-
lage akkurate und hochfrequente Echtzeit-Zustandsschätzungen bereitzustellen.
– SLAM (optional)
tenerstellung, um akkumulierte Posendaten zu korrigieren. Die Trajektorie des rc_visard lässt
sich über die
Kamerakalibrierung
•
reokamera des rc_visard und führt die Selbstkalibrierung durch, sofern sich diese verstellt hat. Mit
diesem Modul kann der Benutzer zudem eine manuelle Neukalibrierung über die
4.5) vornehmen.
• Hand-Auge-Kalibrierung
rc_visard entweder über die Web GUI oder die REST-API zu einem Roboter zu kalibrieren.

6.1 Stereokamera

Das Stereokamera-Modul umfasst Funktionen zur Erfassung von Stereo-Bildpaaren und zur planaren Rektifizie-
rung, die nötig ist, um die Stereokamera als Messinstrument nutzen zu können.
6.1.1 Bilderfassung
Die Erfassung von Stereo-Bildpaaren ist der erste Schritt zur Stereovision. Da beide Kameras über Global Shutter
verfügen und die Kamerachips per Hardware synchronisiert sind, werden alle Pixel beider Kameras immer zum
exakt gleichen Zeitpunkt belichtet. GPIO-Ausgang 1 meldet dabei den jeweiligen Belichtungszeitpunkt (siehe
Verkabelung, Abschnitt 3.5). Zudem wird die Zeit in der Mitte der Bildbelichtung den Bildern als Zeitstempel
angeheftet. Dieser Zeitstempel ist für dynamische Anwendungen wichtig, bei denen sich der rc_visard oder die
Szene bewegt.
Die Belichtungszeit lässt sich manuell auf einen festen Wert einstellen. Dies ist hilfreich in Umgebungen, in denen
die Beleuchtung gesteuert wird, da die Lichtintensität so in allen Bildern gleich ist. Die Kamera ist standardmäßig
auf automatische Belichtung eingestellt. In diesem Modus wählt der rc_visard die Belichtungszeit automatisch, bis
zu einem benutzerdefinierten Höchstwert. Mit dem zulässigen Höchstwert soll eine mögliche Bewegungsunschär-
fe begrenzt werden: Hierzu kommt es, wenn Aufnahmen gemacht werden, während sich der rc_visard oder die
Szene bewegt. Die maximale Belichtungszeit hängt also von der Anwendung ab. Ist die maximale Belichtungszeit
erreicht, nutzt der Algorithmus eine Verstärkung (Gain), um die Bildhelligkeit zu erhöhen. Höhere Gain-Faktoren
verstärken jedoch auch das Bildrauschen. Es gilt daher, die maximale Belichtungszeit bei schwacher Beleuchtung
so zu wählen, dass ein guter Kompromiss zwischen Bewegungsunschärfe und Bildrauschen erzielt wird.
6.1.2 Planare Rektifizierung
Kameraparameter, wie die Brennweite, die Objektivverzeichnung und die Stellung der Kameras zueinander, müs-
sen genau bekannt sein, soll die Stereokamera als Messinstrument eingesetzt werden. Die Parameter werden per
Kalibrierung bestimmt (siehe Kamerakalibrierung, Abschnitt 6.7). Der rc_visard wird bereits ab Werk kalibriert
und benötigt in der Regel keine Neukalibrierung. Die Kameraparameter beschreiben mit großer Präzision alle
geometrischen Eigenschaften des Stereokamera-Systems, aber das daraus resultierende Modell ist komplex und
kompliziert zu benutzen.
Rektifizierung bezeichnet den Prozess, Bilder auf Grundlage eines idealen Stereokamera-Modells zu reprojizie-
ren. Dabei wird die Objektivverzeichnung korrigiert und die Bilder werden so ausgerichtet, dass ein Objektpunkt
6.1. Stereokamera
rc_dynamics-Schnittstelle
rc _ stereovisodo
(
rc _ stereo _ ins
( , Abschnitt 6.5) kombiniert die per visueller Odometrie ermittel-
rc _ slam
( , Abschnitt 6.6) übernimmt die simultane Lokalisierung und Kar-
REST-API-Schnittstelle
rc _ cameracalib
( , Abschnitt 6.7) überprüft automatisch die Kalibrierung der Ste-
rc _ hand _ eye _ calibration
(
übertragen. Zu diesem Zweck verwaltet
, Abschnitt 6.4) schätzt die Bewegung des rc_visard auf
(Abschnitt 7.2) abfragen.
, Abschnitt 6.8) ermöglicht dem Benutzer, den
Web GUI (Abschnitt
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