Multi-sensor extrinsic parameters calibration based on sensors' ego-motion

The fusion of sensors must guarantee accuracy and precision, fundamental characteristics for a system equipped with multiple and heterogeneous measuring devices. To obtain them, the sensors must be calibrated, i.e. their poses must be expressed through relative 6D transformations in a common reference system. This manuscript describes a calibration method, suitable for mobile systems, that estimates the extrinsic 6 DoFs of multiple sensors with respect to a reference one. This procedure is divided into two steps: the first one exploits the incremental motions of the sensors to estimate their parameters x, y and yaw, while the second one requires them to observe the ground for a limited period of time, in order for it to compute the remaining z, roll and pitch. This proposed approach is characterized by the estimation of calibration parameters that are initialized in closed form. Moreover, the scaling ambiguity, which results from the estimation of a motion by a monocular camera, is handled explicitly in order to allow the combination of these sensors with different others, such as Lidar and stereo cameras. Finally, an experimental calibration is performed through the exploitation of a collection of outdoor measured datasets and the results confirm the accuracy of this method, especially in the estimation of planar parameters.

La fusione di sensori deve garantire accuratezza e precisione, caratteristiche fondamentali per un sistema dotato molteplici dispositivi di misurazione eterogenei. Per ottenerle i sensori devono essere calibrati, cioè le loro pose devono essere espresse attraverso trasformazioni relative 6D in un sistema di riferimento comune . Questo manoscritto descrive un metodo di calibrazione adatto a sistemi mobili, che stima i parametri estrinsechi 6 DoFs di più sensori rispetto a uno di riferimento. Questa procedura è divisa in due parti: la prima sfrutta i moti incrementali dei sensori per stimarne i parametri x, y e yaw, mentre la seconda richiede le loro osservazioni del suolo per un periodo limitato di tempo, affinchè possa calcolare i rimanenti z, roll e pitch. Questo approccio proposto è caratterizzato dalla stima dei parametri di calibrazione che vengono inizializzati in forma chiusa. Inoltre, l’ambiguità di scala, che deriva dalla stima di un movimento da parte di una telecamera monoculare, è gestita esplicitamente al fine di consentire la combinazione di questi sensori con gli altri, come Lidar e telecamere stereo. Infine, viene eseguita una calibrazione sperimentale sfruttando una collezione di set di dati misurati all’aperto e i risultati confermano l’accuratezza di questo metodo, specialmente nella stima dei parametri planari.