＜视觉＞——双目相机的标定（简单原理+Opencv实现）

深度相机原理揭秘--双目立体视觉

双目相机空间坐标计算：（good）

https://www.cnblogs.com/zyly/p/9373991.html

深度相机原理：

https://blog.youkuaiyun.com/electech6/article/details/78526800

上文的博客总结双目相机和单目相机的区别和原理很好，值得学习。 

在这里我总结一下主要是以下几点：

深度相机主要有一下几种：

• 基于TOF（time of flight）飞行时间测距法--发射反射接收
• 基于结构光：结构光成像的硬件：1.相机、2.投射器。 原理：1.投射到被测物体表面 2.由单个或多个相机拍摄表面即得的结构光 3.基于三角测量原理，经图像三维解析计算--》三维重建  常见的仪器：kinect
• 基于双目的立体视觉

我们主要总结下双目立体视觉：

在单目的视野A情况下，点的远近是看不出的，加上视野B我们就可以看出

 而通过相机A、B我们就可以判断三点的远近

在Opencv中我们可以很好的实现双目相机的标定等一系列操作：

1. 分别校正左相机和右相机，得到他们的内参和畸变系数
2. 找到左右标定图的内角点坐标，加上三维的世界坐标，加上上面的左右相机内参矩阵和畸变系数，求出双目的标定参数矩阵R、T、E、F（旋转矩阵、平移矩阵、本征矩阵、基础矩阵）
3. 根据上面的标定结果，对图像进行矫正--------极线约束，矫正后两图像位于同一平面且互相平行
4. 对矫正后的两张图像进行像素匹配（有很多算法），获得视差图，计算每个图像的深度，获得深度图

左右棋盘图如下：

https://pan.baidu.com/s/1-U_1v6idEKKvTS1Z6_kXig       提取码：0k3u

在Opencv中的代码如下，有详细的注释：

 main.cpp

#include"11.h"

int main() 
{
	
	calibrator calib(LEFT_FOLDER, RIGHT_FOLDER, 1.f, 5, 4);
	
	calib.calc_image_points(true);    //找到左右标定图的角点坐标
	
	bool done = calib.calibrate();    //双目标定计算，并保存stereo_calib.xml，得到 R, T, E, F
		// R– 输出第一和第二相机坐标系之间的旋转矩阵。
		// T– 输出第一和第二相机坐标系之间的旋转矩阵平移向量。
		// E–输出本征矩阵。
		// F–输出基础矩阵。
	                                 
	if (!done) 
	{
		cout << "立体标定失败......." << endl;
	}
	else
	{
		cout << "立体标定成功......." << endl;
	}

	Size image_size(320, 240);
	
	rectifier rec(filename11, image_size);//标定过的摄像机进行校正，stereoRectify()，得到 Rl, Rr, Pl, Pr, Q
	
	//R1– 输出第一个相机的3x3矫正变换(旋转矩阵) .
	//R2– 输出第二个相机的3x3矫正变换(旋转矩阵) .
	//P1–在第一台相机的新的坐标系统(矫正过的)输出 3x4 的投影矩阵
	//P2–在第二台相机的新的坐标系统(矫正过的)输出 3x4 的投影矩阵
	//Q–输出深度视差映射矩阵    
	rec.show_rectified(image_size);

	disparity disp(filename11, image_size);  //SGBM求视差图，进而求解深度图
	disp.show_disparity(image_size);

	system("pause");
	return 0;
}

11.h

#pragma once
// Program illustrate stereo camera calibration
// Author: Samarth Manoj Brahmbhatt, University of Pennsylvania

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/calib3d/calib3d.hpp>

#define LEFT_FOLDER "./left/"
#define RIGHT_FOLDER "./right/"

#define DATA_FOLDER "./cam_calib/"

#define filename11 "./cam_calib/stereo_calib.xml"

using namespace cv;
using namespace std;



class calibrator 
{
public:
	calibrator(string, string, float, int, int);      //初始化构造函数

	Size get_image_size();                            //获取单张图片的大小

	void calc_image_points(bool);                     //通过检测棋盘格角点计算图像点
	                                                  //得到 l_image_points, r_image_points
	bool calibrate();