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Kalibr进行IMU+相机的标定

时间：2022-10-22 19:04:32

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Kalibr进行IMU+相机的标定

环境：Ubuntu18.04

Kalibr代码连接：/ethz-asl/kalibr

1.安装依赖

ROS

sudo apt-get install python-setuptools python-rosinstall ipython libeigen3-dev libboost-all-dev doxygen libopencv-dev ros-melodic-vision-opencv ros-melodic-image-transport-plugins ros-melodic-cmake-modules software-properties-common libpoco-dev python-matplotlib python-scipy python-git python-pip ipython libtbb-dev libblas-dev liblapack-dev python-catkin-tools libv4l-dev python-igraph

2.编译源码

mkdir ~/kalibr_ws/srccd ~/kalibr_ws/srcgit clone /ethz-asl/Kalibr.gitgit clone /gaowenliang/code_utils

在code_utils下面找到sumpixel_test.cpp，修改#include "backward.hpp"为 #include “code_utils/backward.hpp”，然后运行catkin build

若错误提示：code_utils/backward.hpp:216:30: fatal error: elfutils/libdw.h: No such file or directory compilation terminated.

运行：sudo apt-get install libdw-dev安装对应的库即可，一般安装这个就可以，如果这样还不可以试试：sudo apt-get install elfutils

cd ~/kalibr_ws/srcgit clone /gaowenliang/imu_utilscd ~/kalibr_wscatkin build -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -j4

2.1. or使用docker

可能Ubunutu20.04或者较新的内核会编译不过，可以使用docker

# Install xhostsudo apt-get install x11-xserver-utils# Allow docker container to use your displayxhost +

先完成后面数据集采集步骤再继续

切换到存放bag的地方

# 进入dockersudo docker run -it --rm -v $(pwd):/mnt -e DISPLAY=unix$DISPLAY -v /tmp/.X11-unix:/tmp/.X11-unix:rw xqms/kalibrsource workspace/devel/setup.bash cd mnt/

No module named scipy.optimize

sudo apt-get install python-scipy

3.标定

运行前必须先source

source ~/kalibr_workspace/devel/setup.bash

标定板下载地址：/ethz-asl/kalibr/wiki/downloads

一些需要注意的参数

0. 数据包录制

rosbag record /camera/imu /camera/color/image_raw -O "D455_calibrate"

Kalibr标定需要的bag录制方法：/watch?app=desktop&v=puNXsnrYWTY

文字版总结如下：

保证图像能够涵盖整个棋盘格分别在x，y，z轴上进行充分平移，各来回三次分别在x，y，z轴上进行充分旋转，各三次

数据包应最好保证图像帧率20Hz以上，IMU频率200Hz以上

1. 先标定相机内参（Kalibr）

内参需要将相机帧率改为4Hz以保证有较大的方差

前一步录制的为20hz以上的图像节点，需要重新转为4hz节点

ROS提供了改变 topic 发布频率的功能包throttle应该默认集成在ros里不需额外安装

播放原数据包同时录制新的数据包，由于只需要校正内参，因此仅录制图像节点

rosrun topic_tools throttle messages /camera/color/image_raw 4.0rosbag play D455_calibrate.bagrosbag record /camera/color/image_raw_throttle -O "D455_calibrate_4hz"

了解清楚需要哪种类型的内参，本项目是应用于VINS-MONO，其内参如下

distortion_parameters:k1: 0.1481673767163673k2: -0.3265784602517599p1: -0.0009037876294980409p2: -0.00013311074486353projection_parameters:fx: 601.8642495505338fy: 603.1325281600197cx: 326.9084579754477cy: 236.8014449465978

Kalibr支持相机模型参考：/ethz-asl/kalibr/wiki/supported-models

VINS-MONO中对应着

相机模型：pinhole camera model (pinhole)

畸变模型：radial-tangential (radtan)

因此kalibr的models选择pinhole-radtan

执行相机内参校正:

kalibr_calibrate_cameras --target ./april_6x6_80x80cm.yaml --bag ./D455_calibrate_4hz.bag --models pinhole-radtan --topics /camera/color/image_raw_throttle

这里的标定板以及yaml可以从这里下载/ethz-asl/kalibr/wiki/downloads

也可以进行自定义，参考：/ethz-asl/kalibr/wiki/calibration-targets

校正完成后会在目录生成文件camchain-.D455_calibrate_4hz.yaml

打开camchain-.D455_calibrate_4hz.yaml将里面的节点名字改为正常帧率的节点名字

2. 标定IMU内参（imu_utils）

可以尝试：/IntelRealSense/librealsense/tree/master/tools/rs-imu-calibration

创建d455.launch，内容如下：

<launch><node pkg="imu_utils" type="imu_an" name="imu_an" output="screen"><param name="imu_topic" type="string" value= "/camera/imu"/><param name="imu_name" type="string" value= "d455"/><param name="data_save_path" type="string" value= "$(find imu_utils)/data/d435i"/><param name="max_time_min" type="int" value= "30"/><param name="max_cluster" type="int" value= "100"/></node></launch>

运行IMU内参标定roslaunch imu_utils d455.launch

参数max_time_min表示获取imu数据时间，30表示30分钟，尽量保证30分钟以上，运行时，保持IMU静止不动

运行结束生成结果文件d455_imu_param.yaml

3. 联合标定相机和IMU（Kalibr）

参考Kalibr上面Download页面里的IMU的imu_adis16448.yaml文件，将上述IMU标定内参填入，如下

rostopic: /camera/imuupdate_rate: 400.0 #Hzaccelerometer_noise_density: 2.1415441070477007e-02 #continousaccelerometer_random_walk: 5.2980835582240333e-04gyroscope_noise_density: 2.6578618657601121e-03 #continousgyroscope_random_walk: 2.6764204443528370e-05

执行

kalibr_calibrate_imu_camera --target ./april_6x6_80x80cm.yaml --bag ./D455_calibrate.bag --cam camchain-.calibrate_d455.yaml --imu ./imu_d455.yaml

运行结束生成结果文件results-imucam-.D455_calibrate.txt