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使用单相机校准器应用程序

摄像机校准器概述

您可以使用相机校准器应用程序估计相机的内在，外在，和镜头失真参数。您可以将这些相机参数用于各种计算机视觉应用程序。这些应用，例如从图像中去除镜头畸变的影响，测量平面物体，或从多个相机重建3d场景。

用于校准的一组函数相机校准器应用程序提供相机校准的工作流程。你可以在MATLAB中直接使用这些函数^®工作区。有关函数列表，请参见摄像机标定．

工作流图;准备图像，添加图像，校准，评估，改进，导出。

遵循以下工作流程，使用应用程序校准您的相机。

准备图像，相机和校准模式。
添加图像并选择标准或鱼眼相机模型。
校准相机。
评估校准精度。
调整参数以提高精度(如有必要)。
导出参数对象。

如果默认值工作正常，那么在导出参数之前不需要做任何调整。

选择校准模式

的相机校准器应用程序万博1manbetx支持棋盘，圆形网格，和自定义检测器模式。有关这些模式的详细信息，请参见校准模式．

捕获校准图像

为获得最佳校准结果，请使用校准模式的10至20张图像。校准器至少需要三张图像。使用未压缩图像或无损压缩格式，如PNG。校准模式和相机设置必须满足一组要求才能与校准器一起工作。有关相机设置和捕获图像的详细信息，请参见准备相机和捕捉图像．

使用相机校准器应用程序

打开App

MATLAB工具条:在应用程序选项卡，在图像处理与计算机视觉“，部分，单击相机校准器图标。
MATLAB命令提示符:输入cameraCalibrator

添加图像和选择相机型号

要开始校准，必须添加图像。您可以从文件夹中添加保存的图像，也可以直接从相机中添加图像。校准器分析图像以确保它们符合校准器的要求。校准器然后检测所选图案的点。有关相机设置和捕获图像的详细信息，请参见准备相机和捕捉图像．

从文件中添加图像

获取实时图像

您可以使用MATLAB网络摄像头支持从网络摄像头获取实时图像。万博1manbetx要使用此功能，必须安装USB网络摄像万博1manbetx头的MATLAB支持包．有关安装支持包的信息，请参见万博1manbetx安装USB网络摄像头的MATLAB支持万博1manbetx包(图像采集工具箱)．要添加实时图像，请执行以下步骤。

在校准选项卡，在文件部分中,点击添加图片，然后选择从相机．
这将打开相机选项卡。如果只有一个摄像头连接到你的系统，应用程序默认选择它，并打开一个实时预览窗格。如果您连接了多个相机，并且希望使用一个而不是默认值，请在相机列表。
(可选)设置相机属性以控制图像。选择相机属性打开所选相机的“相机属性”对话框。可用的属性因设备而异。
使用滑块和列表更改可用的属性设置。当您更改设置时，预览窗格会动态更新。当您完成属性设置后，单击对话框之外的任何位置以关闭它。
中，输入保存获取的图像文件的位置保存的位置盒子。可以键入文件夹的路径或使用浏览按钮。您必须拥有写入指定文件夹的权限。
设置捕获参数。
- 要设置图像捕获之间的秒数，请使用捕获间隔(秒)盒子或滑块。默认为5秒，最小值是1其次，最大值是60秒。
- 要设置图像捕获的数量，请使用要捕获的图像数量盒子或滑块。默认为20.图像，最小值是2图像，最大值为One hundred.图像。
默认配置总共捕获20个图像，每5秒捕获一个。
预览窗格显示实时图像流为RGB数据。在调整任何设备属性和捕获设置后，使用“预览”窗口作为指导来排列相机以获取想要捕获的图案图像。
选择捕获．应用程序捕获指定数量的图像，快照的缩略图出现在数据浏览器窗格。它们被自动递增地命名，并被捕获为. png文件。
通过选择，可以在捕获指定数量的图像之前停止图像捕获停止捕获．
当您捕获图案的图像时，在捕获指定数量的图像后，应用程序显示图像和图案属性对话框。选择图像中的校准图案并指定图案属性。点击好吧．
然后，应用程序计算并显示检测结果。
单击，取消“检测结果”对话框好吧．
完成获取实时图像后，选择“关闭图像捕获”以关闭相机选项卡。

添加图像后，将出现“图像和模式属性”对话框。在校准器可以分析校准模式之前，必须选择校准模式来检测和设置模式结构的图像属性。有关此对话框的详细信息，请参见选择校准模式和设置属性．

分析图像

查看图像和检测点

校准

一旦你对接受的图像感到满意，在校准选项卡上,选择校准．默认的校准设置使用相机参数的最小设置。首先使用默认设置运行校准。在评估结果后，您可以尝试通过调整设置或添加或删除图像来提高校准精度，然后再次校准。如果你在标准和鱼眼相机模型之间切换，你必须重新校准。

鱼眼相机模型校准，见鱼眼校准基础．

标准相机模型标定算法假设针孔相机模型:

$w ［ \begin{matrix} x & y & 1 \end{matrix} ］＝［ \begin{matrix} X & Y & Z & 1 \end{matrix} ］［ \begin{matrix} R \\ t \end{matrix} ］ K$

（X，Y，Z) -某点的世界坐标。
（x，y) -对应图像点的图像坐标，单位为像素。
w-任意齐次坐标比例因子。
K-相机固有矩阵，定义为:

$［ \begin{matrix} f_{x} & 0 & 0 \\ 年代 & f_{y} & 0 \\ c_{x} & c_{y} & 1 \end{matrix} ］$

坐标(c_x，c_y)表示光学中心(主点)，单位为像素。当x- - -y-轴完全垂直，skew参数，年代,等于0．矩阵元素定义为:
- f_x＝F＊年代_x，以像素表示。
- f_y＝F＊年代_y，以像素表示。
- F以世界单位表示的焦距，通常以毫米表示。
- 年代_x而且年代_y每个世界的像素数是单位吗x- - -y,分别。
R-表示相机三维旋转的矩阵。
t-相机相对于世界坐标系的平移。

摄像机标定算法估计的值的内在参数，外部参数和失真系数。相机标定包括以下步骤:

以封闭形式求解本征和外征，假设透镜畸变为零。[1]
同时估计所有参数，包括畸变系数，使用非线性最小二乘最小化(Levenberg-Marquardt算法)。使用上一步中的封闭形式解决方案作为内在和外部特性的初始估计。将失真系数的初始估计值设置为零。[1][２]

评估校准结果

您可以通过检查重投影误差、检查相机外部环境或查看未失真图像来评估校准精度。为获得最佳校准结果，请使用所有三种评估方法。

相机校准结果，显示未扭曲的图像，重投影误差图表，和相机外部图

检查重投影错误

检查外部参数可视化

查看未失真图像

提高校准

要改进校准，您可以删除高误差图像，添加更多图像，或修改校准器设置。

考虑添加更多的图像，如果:

您的图像少于10个。
校准模式没有覆盖足够的图像帧。
校准模式相对于相机的方向没有足够的变化。

考虑删除图像，如果图像:

具有较高的平均重投影误差。
都是模糊的。
包含一个校准图案，其相对于相机平面的角度大于45度。
错误地检测到校准模式点。

导出摄像机参数

当您对校准精度满意时，请选择导出摄像机参数对于标准相机型号或导出摄像机参数鱼眼相机模型。您可以将相机参数导出到MATLAB工作区中的对象，也可以将相机参数生成为MATLAB脚本。

导出摄像机参数

生成MATLAB脚本

参考文献

[1]张震。“一种灵活的摄像机定标新技术”模式分析与机器智能汇刊．22日,没有。11(十一月2000):1330-34。https://doi.org/10.1109/34.888718。

[2]海克拉，J.和O.西尔文。带有隐式图像校正的四步相机校准程序在IEEE计算机学会计算机视觉与模式识别会议论文集．1106 - 12所示。圣胡安，波多黎各:IEEE计算。Soc, 1997年。https://doi.org/10.1109/CVPR.1997.609468。

Scaramuzza, Davide, Agostino Martinelli和Roland Siegwart。“轻松校准全向摄像机的工具箱。”在2006年IEEE智能机器人与系统国际研讨会论文集, 5695 - 701。北京:IEEE, 2006。https://doi.org/10.1109/IROS.2006.282372

厄本、史蒂芬、延斯·莱特洛夫和斯特凡·欣茨。改进的广角，鱼眼和全向相机校准。摄影测量与遥感杂志108(2015年10月):72-79。https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2015.06.005。

另请参阅

使用单相机校准器应用程序

摄像机校准器概述

选择校准模式

捕获校准图像

使用相机校准器应用程序

打开App

添加图像和选择相机型号

校准

评估校准结果

提高校准

导出摄像机参数

参考文献

另请参阅

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