攝像機(jī)標(biāo)定工具箱1.1 Matlab攝像機(jī)標(biāo)定工具箱/bouguetj/calib_doc/download/index.html

說(shuō)明文檔：/bouguetj/calib_doc/toolbox_calib.zip解壓縮，將目錄toolbox_calibtoolbox_calib目錄中。命名規(guī)則為基本名和編號(hào)，基本名在前，后面直接跟著數(shù)字編號(hào)。編號(hào)最多為3位十進(jìn)制數(shù)字。

1.1.1 標(biāo)定模型

內(nèi)參數(shù)標(biāo)定采用的模型如式(1-1)所示，Brown畸變模型(1-2)所示。 (1-1)

式中：(u, v)是特征點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，(xc, yc, zc)是特征點(diǎn)在攝像機(jī)坐標(biāo)系的坐標(biāo)，kx、ky是焦距歸一化成像平面上的成像點(diǎn)坐標(biāo)到圖像坐標(biāo)的放大系數(shù)，ks是對(duì)應(yīng)于圖像坐標(biāo)u、攝像機(jī)的y軸之間不垂直帶來(lái)的耦合系數(shù)，ks=(ckx，(c是攝像機(jī)的y軸與理想軸之間的夾角，單位為弧度。 (1-2)

式中：(xc1d, yc1d)是焦距歸一化成像平面上的成像點(diǎn)畸變后的坐標(biāo)，kc1是2階徑向畸變系數(shù)，kc2是4階徑向畸變系數(shù)，kc5是6階徑向畸變系數(shù)，kc3、kc4是切向畸變系數(shù)，r為成像點(diǎn)到攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，r2= xc12 + yc12。

1.1.2 操作界面

將Matlab的當(dāng)前目錄設(shè)定為含有標(biāo)定工具箱的toolbox_calib目錄。在Matlab命令窗口運(yùn)行calib_gui指令，彈出圖1所示選擇窗口。

圖1 內(nèi)存使用方式窗口

圖1窗口中，具有兩個(gè)選項(xiàng)，分別是“Standard”和“Memory efficient”。如果點(diǎn)擊選擇“Standard”，則將目錄中的所有圖像讀入內(nèi)存中，所需內(nèi)存較大。如果點(diǎn)擊選擇“Memory efficient”，則將目錄中的圖像按照需要每次一幅圖像讀入內(nèi)存中，所需內(nèi)存較小。在選擇了內(nèi)存使用方式后，彈出標(biāo)定工具箱操作面板。圖2是選擇“Standard”后彈出的標(biāo)定工具箱操作面板。

圖2 標(biāo)定工具箱操作面板

圖2所示的標(biāo)定工具箱操作面板具有16個(gè)操作命令鍵，其功能如下：

(1) “Image names”鍵：指定圖像的基本名(Basename)和圖像格式，并將相應(yīng)的圖像讀入內(nèi)存。

(2) “Read names”鍵：將指定基本名和格式的圖像讀入內(nèi)存。

(3) “Extract grid corners”鍵：提取網(wǎng)格角點(diǎn)。

(4) “Calibration”鍵：內(nèi)參數(shù)標(biāo)定。

(5) “Show Extrinsic”鍵：以圖形方式顯示攝像機(jī)與標(biāo)定靶標(biāo)之間的關(guān)系。

(6) “Project on images”鍵：按照攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)以及攝像機(jī)的外參數(shù)(即靶標(biāo)坐標(biāo)系相對(duì)于攝像機(jī)坐標(biāo)系的變換關(guān)系)，根據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)的笛卡爾空間坐標(biāo)，將網(wǎng)格角點(diǎn)反投影到圖像空間。

(7) “Analyse error”鍵：圖像空間的誤差分析

(8) “Recomp. corners”鍵：重新提取網(wǎng)格角點(diǎn)。

(9) “Add/Suppress images”鍵：增加/刪除圖像。

(10) “Save”鍵：保存標(biāo)定結(jié)果。將內(nèi)參數(shù)標(biāo)定結(jié)果以及攝像機(jī)與靶標(biāo)之間的外參數(shù)保存為m文件Calib_results.m，存放于toolbox_calib目錄中。

(11) “Load”鍵：讀入標(biāo)定結(jié)果。從存放于toolbox_calib目錄中的標(biāo)定結(jié)果文件Calib_results.mat讀入。

(12) “Exit”鍵：退出標(biāo)定。

(13) “Comp. Extrinsic”鍵：計(jì)算外參數(shù)。

(14) “Undistort image”鍵：生成消除畸變后的圖像并保存。

(15) “Export calib data”鍵：輸出標(biāo)定數(shù)據(jù)。分別以靶標(biāo)坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)和圖像中的圖像坐標(biāo)，將每一幅靶標(biāo)圖像的角點(diǎn)保存為兩個(gè)tex文件。

(16) “Show calib results”鍵：顯示標(biāo)定結(jié)果。

1.1.3 內(nèi)參數(shù)標(biāo)定

預(yù)先將命名為Image1～Image20的tif格式的20幅靶標(biāo)圖像保存在toolbox_calib目錄中。當(dāng)然，采集的靶標(biāo)圖像也可以采用不同的格式，如bmp格式、jpg格式等。但應(yīng)注意，用于標(biāo)定的靶標(biāo)圖像需要采用相同的圖像格式。攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)標(biāo)定過(guò)程，如下所述。

(1) 指定圖像基本名與圖像格式

在圖2所示的標(biāo)定工具箱操作面板點(diǎn)擊“Image names”鍵，在Matlab命令窗口分別輸入基本名Image和圖像格式t，出現(xiàn)下述對(duì)話內(nèi)容：

Basename camera calibration images (without number nor suffix): Image

Image format: ([]='r'='ras', 'b'='bmp', 't'='tif', 'p'='pgm',

總結(jié)

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