Multi-modal sensor calibration on board the ATLASCAR2

Abstract

Complex robot systems have several sensors with different modalities. In order to estimate the pose of these various multi-modal sensors, some works propose sequential pairwise calibrations, which have some inherent problems. ATLASCAR2 is an intelligent vehicle with several sensors of different modalities. The main goal of this work is to calibrate all sensors on board the ATLASCAR2. A ROS based interactive and semi-automatic approach, that works for any robot system, even the most complex ones, was developed. After the step of identifying which geometric transformations, between all robot description, should be estimated and collecting the detected data from each sensor, a least-squares optimization occurs to enhance the position and orientation of each one of the robot sensors. Results show that the four sensors simultaneous calibration is as good as the pairwise procedures used with the standard calibration tools, such as the OpenCV ones. In that way, the proposed solution brings a novel and advantageous methodology, since it fits to any complex robot system and calibrates all sensors at the same time.

Os mais complexos sistemas robóticos possuem vários sensors de diferentes modalidades. Com o objetivo de se estimar a posição e orientação destes vários sensors multi-modais, existem alguns trabalhos que propõem calibrações sequenciais par a par: calibrações essas com alguns problemas inerentes. ATLASCAR2 é um veículo inteligente com vários sensores de diferentes modalidades. O objetivo principal deste projeto é calibrar todos os sensors a bordo do ATLASCAR2. Foi desenvolvida uma abordagem interativa e semi-automática, que funciona para qualquer robô em ROS, mesmo os mais complexos. Depois da etapa de identificação de quais as transformações geométricas, de entre toda a descrição do robô, devem ser estimadas e da coleção da informação recolhida por cada sensor, optimiza-se, através do método dos mínimos quadrados, os parâmetros de posição e orientação de cada um dos sensores do robô. Os resultados mostram que a calibração simultânea dos quatro sensores é tão boa quanto os procedimentos par a par usados pelas ferramentas de calibração padrão, como as do OpenCV. Assim sendo, a solução proposta apresenta uma nova e vantajosa metodologia, uma vez que se adequa a qualquer sistema robótico complexo e que calibra todos os seus sensors ao mesmo tempo.