一、什么是Kalibr标定
Kalibr是一个开源的多传感器标定框架，可以同时处理多种传感器（如相机、IMU、激光雷达等）之间的相对位姿关系。Kalibr标定的主要目的是将传感器之间的相对参数精确地计算出来，从而为后续的传感器融合、定位等应用提供可靠的数据支持。
在Kalibr中主要包含以下两种标定方法：
- 单目相机标定： 通过对单个相机的标定，精确估计出相机的内外参，以及畸变系数，为图像处理以及三维重建等应用提供精确的图像畸变矫正以及三维重建计算。
- 多传感器标定： 基于已知单目相机标定结果以及IMU等其他传感器的内外参，对多个传感器之间的位姿关系进行标定，为后续的定位、SLAM等应用提供可靠的数据支持。
二、单目相机标定流程
单目相机标定主要的目的就是准确地估计相机的内外参以及畸变系数，一般而言包含以下几个步骤：
- 打印棋盘格： 为了提高标定的精度，建议在标定之前先校准相机的曝光时间、白平衡等参数，并且在标定时需要用到打印好的棋盘格。
- 采集图像： 采集多张包含棋盘格的图片，并记录下每张图片所拍摄的位置姿态信息。
- 提取角点： 对于每张图像，通过OpenCV提取棋盘格的内角点坐标信息。
- 标定相机： 使用Kalibr提供的相机标定程序，根据提取到的角点信息估计相机的内外参以及畸变系数。
- 评估标定结果： 根据已标定的相机模型，测试图像数据与标定模型之间的重投影误差，并根据误差评估标定精度。
三、多传感器标定流程
多传感器标定是在单目相机标定的基础上进一步推广的，主要目的是计算不同传感器之间的相对位姿关系，以便实现多个传感器之间的数据融合与定位。
多传感器标定一般包括以下步骤：
- 获取标定数据： 获取多个传感器（例如IMU、相机）的标定数据，例如IMU采集的位姿数据，相机捕获的图像。
- 数据同步与预处理： 将不同传感器采集到的数据进行同步，并进行预处理（例如去畸变）。
- 运动估计： 通过运动估计模块计算不同传感器之间的相对位姿关系。
- 参数优化： 基于运动估计模块的结果，通过参数优化（例如Levenberg-Marquardt算法）计算出传感器的内外参、畸变系数以及相机和IMU之间的相对位姿关系。
- 评估标定结果： 根据重投影误差等指标评估标定精度，并进行后续数据融合与SLAM等应用。
四、Kalibr标定代码示例
单目相机标定：
# 定义标定相关参数 rosrun kalibr_calibrate_cameras calibrate-cameras --target aprilgrid.yaml --bag bag_name.bag --topics camera/image_raw --models pinhole-radtan --resize-image --show-extraction --verbose # 评估标定结果 rosrun kalibr_calibrate_cameras eval-calib --target aprilgrid.yaml --bag bag_name.bag --cam camera_name.yaml --topics camera/image_raw --models pinhole-radtan --resize-image --verbose
多传感器标定：
# 定义标定相关参数 rosrun kalibr_calibrate_imu_camera calibrate --target aprilgrid.yaml --cam cam_name.yaml --bag bag_name.bag --imu imu_name.yaml --models pinhole-radtan --show-reprojection --show-visualization --optimize-intrinsics --use-log-g-bar --verbose # 评估标定结果 rosrun kalibr_calibrate_imu_camera eval --target aprilgrid.yaml --cam cam_name.yaml --bag bag_name.bag --imu imu_name.yaml --models pinhole-radtan --verbose
五、小结
通过本篇文章对Kalibr标定框架的入门介绍，我们了解了Kalibr标定的基本原理、单目相机标定以及多传感器标定的流程和代码示例。希望读者可以通过本文了解Kalibr的使用方法，进一步掌握多传感器标定技术，为后续的SLAM、数据融合等应用提供有力的支持。
