使用单摄像机校准器App - MATLAB & Simulink - 卡塔尔世界杯8强比赛直播

使用单相机校准器应用程序

相机校准器概述

您可以使用相机校准器应用程序来估计相机的内在，外在，和镜头失真参数。您可以将这些摄像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失真的影响，测量平面物体，或从多个相机重建3-D场景。

的校准函数套件相机校准器App提供相机标定的工作流程。你可以直接在MATLAB中使用这些函数^®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。

按照这个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支持棋盘格，圆网格，和自定义检测器模式。有关这些模式和包含可打印模式的PDF文件的详细信息，请参见校准模式．

捕捉校准图片

为了获得最佳的校准结果，使用校准模式的10到20张图像。校准器至少需要三幅图像。使用未压缩的图像或无损压缩格式，如PNG。校准模式和相机设置必须满足与校准器一起工作的一组要求。有关相机设置和捕获图像的更多详细信息，请参见准备相机和捕捉图像．

使用相机校准器App

打开应用程序

MATLAB工具条:在应用程序选项卡,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模型

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，以确保它们满足校准器的要求。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

获得生活的图片

的相机校准器应用程序与UVC兼容的网络摄像头。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。要使用此功能，必须安装用于USB网络摄像头的MATLAB支持包．看到摄像头采集概述(用于USB网络摄像头的MATLAB支持包)．要添加实时图像，请遵循以下步骤。

在校准选项卡,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。如果连接了多个相机，并希望使用其中一个而不是默认的，请在相机列表。
(可选)设置摄像头属性，实现对图像的控制。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。更改设置时，预览窗格会动态更新。完成属性设置后，单击对话框之外的任何位置以取消它。
中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。您必须具有写入指定文件夹的权限。
设置捕获参数。
- 若要设置图像捕获之间的秒数，请使用捕捉间隔(秒)箱或滑块。默认值是5秒，最小值是1第二，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箱或滑块。默认值是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作为RGB数据。在调整任何设备属性和捕获设置后，使用“预览”窗口作为向导来排列相机以获取想要捕获的模式图像。
选择捕获．该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捕获停止捕获．
当你捕获图案的图像时，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。选择图像中的校准模式并指定模式属性。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。在校准器分析校准模式之前，必须选择校准模式来检测并设置模式结构的图像属性。有关此对话框的更多详细信息，请参见选择校准模式并设置属性．

分析图像

查看图像和检测点

校准

一旦你对所接受的图像感到满意，就校准选项卡上,选择校准．默认的校准设置使用相机参数的最小集。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。如果你在标准相机和鱼眼相机之间切换，你必须重新校准。

有关鱼眼相机模型校准，请参见鱼眼校正基础知识．

标准相机模型标定算法假设一个针孔相机模型:

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

（X，Y，Z) -点的世界坐标。
（x，y) -对应图像点的图像坐标(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-轴是完全垂直的，斜参数，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是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每个世界单位的像素数是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了摄像机的内部参数、外部参数和失真系数。摄像机标定包括以下步骤:

在假设透镜畸变为零的情况下，用封闭形式求解本征和外征。[1]
同时估计所有参数，包括失真系数，使用非线性最小二乘最小化(Levenberg-Marquardt算法)。使用上一步得到的封闭解作为本征和外征的初始估计。将失真系数的初始估计设置为零。[1][２]

评估校准结果

您可以通过检查重投影误差、检查相机外部结构或查看未失真的图像来评估校准精度。为了获得最佳的校准结果，请使用所有三种评估方法。

相机标定结果，显示未失真图像，重投影误差图，相机外观图

检查Reprojection错误

检查外部参数可视化

视图不失真图像

提高校准

要改进校准，可以删除高误差图像，添加更多图像，或修改校准器设置。

考虑添加更多的图片，如果:

你只有不到10张图片。
校准模式没有覆盖足够的图像帧。
校准模式在相对于相机的方向上没有足够的变化。

考虑删除图片，如果图片:

具有较高的平均重投影误差。
都是模糊的。
包含与相机平面相对角度大于45度的校准图案。
未正确检测到校准模式点。

出口相机参数

当您对校准精度满意时，选择出口相机参数对于标准相机模型或出口相机参数对于鱼眼相机模型。您可以将相机参数导出到MATLAB工作区中的对象，也可以将相机参数作为MATLAB脚本生成。

出口相机参数

生成MATLAB脚本

参考文献

张铮，“一种灵活的摄像机标定新技术。”模式分析与机器智能汇刊．22日,没有。11(2000年11月):1330-34。https://doi.org/10.1109/34.888718。

[2]海克拉，J.和O.西尔文。用隐式图像校正的四步相机标定程序。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。一个易于校准全向相机的工具箱。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

[4]厄本，斯蒂芬，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

相机校准器概述

选择校准模式

捕捉校准图片

使用相机校准器App

打开应用程序

添加图像和选择相机模型

校准

评估校准结果

提高校准

出口相机参数

参考文献

另请参阅

应用程序

功能

对象

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