卷帘快门相机-IMU 系统的连续时间时空标定

卷帘快门（RS）机制被消费级相机广泛采用，而这类相机是智能手机与自动驾驶车辆中的重要组成部分。RS 效应在相机与场景发生相对运动时会导致图像畸变。该效应需在视频稳像、运动恢复结构以及视觉辅助里程计中予以考虑，近期研究已通过计入 RS 效应改进了早期的全局快门（GS）方法。然而，RS 如何影响传感器组件中相机的时空标定仍不明确，而这对上述应用的良好性能至关重要。本文以相机-IMU 系统为例，深入探究 RS 效应对其时空标定的影响。为此，我们利用标定靶标，基于连续时间 B 样条开发了 RS 相机-IMU 系统的标定方法。与 GS 相机标定不同，靶标上每个地标的观测都对应一个由连续时间 B 样条拟合的唯一相机位姿。利用由四组公开标定数据生成的仿真数据，我们表明 RS 会显著影响外参，在常见智能手机相机的 RS 设置下导致约 1$^\circ$ 的朝向误差与 2 $cm$ 的平移误差。通过两套工业相机-IMU 系统采集的真实数据，我们发现考虑 RS 效应可给出更精确且一致的时空标定。此外，我们的方法还能准确标定 RS 的行间延迟。仿真与标定代码已公开可用。