使用Kalibr标定zed mini双目相机

这篇文章介绍采用开源库Kalibr对zed  mini双目相机的内外参进行标定，Kalibr在SLAM领域非常流行，因为他可以非常方便的对相机，IMU等传感器的内外参进行标定

1 Kalibr安装

Kalibr的官网：https://github.com/ethz-asl/kalibr

Kalibr是一个ros功能包，所以需要先安装ros

1.1 依赖安装

sudo apt-get install -y \
    git wget autoconf automake nano \
    libeigen3-dev libboost-all-dev libsuitesparse-dev \
    doxygen libopencv-dev \
    libpoco-dev libtbb-dev libblas-dev liblapack-dev libv4l-dev

1.2 创建一个工作空间，下载Kalibr源码

mkdir -p ~/kalibr_workspace/src
cd ~/kalibr_workspace
git clone https://github.com/ethz-asl/kalibr.git

1.3 编译

cd ../
catkin_make

2 标定板下载打印

标定板下载网址：Downloads · ethz-asl/kalibr Wiki · GitHub

这里采用Aprilgrid，因为他比checkboard具有更多的优势，标定结果更准确，同时在下载页面，也只有Aprilgrid可以下载。

下载下来的Aprilgrid如下图所示，是A0大小，但是我们也可以采用更小的纸来打印，比如采用A4大小的纸张。

打印的Aprilgrid最好粘贴在一个硬平面上，方便后续的标定过程。

下载Aprilgrid的同时，也需要把Aprilgrid的配置文件下载下来，文件名一般是：

april_6x6_80x80cm.yaml，该文件的内容如下：

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
codeOffset: 0            #code offset for the first tag in the aprilboard

其中:

• target_type：标定板的类型，这里是aprilgrid
• tagCols: apriltags的列数
• tagRows：apriltags的行数
• tagSize: 每个apriltags的边长，单位m
• tagSpacing: 介绍如下图所示

 用A4纸打印的Aprilgrid量出来的tagSize=0.021m， tagSpacing=0.285714.

3 标定数据的录制

ZED双目相机的SDK是需要英伟达的GPU支持的，但是因为穷，买不起GPU，所以只能在CPU上使用ZED双目相机。幸运的是ZED是一个UVC标准的摄像头，使用Opencv即可读取图像。这里安装一个ros功能包zed_cpu_ros。

虽然我们没有CUDA，但是我们还是需要安装ZED的SDK，可以在stereo公司官网下载（需要魔法）。安装好SDK后，我们需要从/usr/local/zed/settings中将zed相机的标定文件.conf复制到zed_cpu_ros/config。.conf包含zed相机的内参，畸变系数，基线长度，双目矫正矩阵（以旋转适量的形式提供）等信息。zed_cpu_ros功能包会读取这个配置文件，然后将左右图像的相机信息发布出去。至此，我们就可以在CPU上使用ZED相机了。

将ZED相机通过USB3.0（只能是3.0接口，2.0根本识别不出来）接口连接到电脑后，在终端运行如下命令，读取和发布ZED的图像：

roslaunch zed_cpu_ros zed_cpu_ros.launch

如果不出意外的话，肯定会发生意外

我们在运行zed_cpu_ros.launch之前还是需要看看他里面到底有啥

这个文件里右几个参数需要设置。

• config_file_location: ZED相机配置文件
• device_name: 连接ZED后，通过命令：ls /dev/video*查看
• resolution: 图像分辨率，有4个等级
• frame_rate: 帧率，这里需要注意，因为Kalibr标定要求图像帧率不能太高，否则计算时间很长，推荐是4Hz。

设置好之后，再运行zed_cpu_ros.launch，即可用rviz查看发布的图像。

下面可以开始录制标定bag文件，固定相机，移动标定板。终端运行：

rosbag record -O Kalib_data_vga.bag /camera/left/image_raw /camera/right/image_raw

标定板移动可以参考https://youtu.be/puNXsnrYWTY?t=57：

录制结束后会得到一个Kalib_data_vga.bag文件。

4 双目标定

rosrun kalibr kalibr_calibrate_cameras --bag Kalib_data_vga.bag --topics /camera/left/image_raw /camera/right/image_raw --models pinhole-radtan pinhole-radtan --target april.yaml 

可添加–show-extraction，在标定过程中可以可视化角点检测情况是否良好。

标定完成后，会生成三个文件

• .yaml：保存着左右相机的内参，以及左相机到右相机的变换矩阵
• .pdf：保存着各种图，比如重投影误差图
• .txt：含有相机内参以及重投影误差

至此双目标定就结束了，可以将标定结果与ZED自带的标定做对比，评估标定的效果。后续就可以利用标定结果开展后续更有意思的工作了

5 错误记录

使用kalibr做相机内参标定时，报错：“ImportError: No module named igraph”

1、sudo apt-get install -y libigraph0-dev

2、pip install python-igraph==0.7.1.post6

（python2只支持0.8X以前的版本）