OpenCV下的单目标定,双目标定与立体校正(calibrateCamera, stereoCalibrate and stereoRectify)

OpenCV下的单目标定,双目标定与立体校正(calibrateCamera, stereoCalibrate and stereoRectify)

1. 杂话

 大伙儿应该都用过OpenCV和相机吧,所以今天咱们就来说说怎么使用两个相机拍摄的照片和OpenCV来进行标定和立体校正。相机标定的理论解释其实有很多啦,我就随便找两个写得不错的帖子给大家参考一下哈:

fengye2two的帖子-标定

卍卐没想到的帖子-标定

瞻邈-立体校正

 总而言之,我就不那个班门弄斧关公面前耍大刀了,我就简单说说代码层面的实现。
 其中,标定部分的代码部分参考了:Temuge Batpurev’s Blog
 绘制极线部分的代码参考了:逆光525的帖子-绘制极线
 对了,我使用的数据和完整的代码在这里:Repo : Calibrate-and-Rectify

2. 单目标定

2.1 先看代码

chessboard_size = (9, 6)
frame_size = (640, 480)

# 设置棋盘格点的世界坐标
objp = np.zeros((chessboard_size[0]*chessboard_size[1], 3), np.float32)
objp[:,:2] = np.mgrid[0:chessboard_size[0], 0:chessboard_size[1]].T.reshape(-1, 2)
square_size = 1
objp *= square_size

# 用于存储世界坐标和图像坐标
objpoints = [] # 3d points in real world space
imgpoints_main = [] # 2d points in image plane
images = glob.glob('demo/left*.jpg')
images = sorted(images)
print(f"Found {
     len(images)} images for calibration")

for idx, image_file in enumerate(images):
    img = cv2.imread(image_file)
    gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    # 寻找棋盘格角点
    ret, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, chessboard_size, None)

    if ret == True:
        objpoints.append(objp)

        # 亚像素级角点精确化
        criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 30, 0.001)
        corners2 = cv2.cornerSubPix(gray, corners, (11, 11
实现效果:http://v.youku.com/v_show/id_XMTU2Mzk0NjU3Ng==.html 如何在你的电脑上运行这个程序? 1,它需要cvblobslib这一个opencv的扩展库来实现检测物体给物体画框的功能,具体安装信息请见: http://dsynflo.blogspot.com/2010/02/cvblobskib-with-opencv-installation.html,当你配置好cvblobslib之后,你可以用这一的程序进行测试:http://dl.dropbox.com/u/110310945/Blobs%20test.rar 2,视频中两个摄像头之间的距离是6cm,你可以根据你摄像头的型号,来选择合适的距离来达到最好的效果。 3,在进行测距之前,首先需要对摄像头进行标定,那么如何标定呢? 在stdafx.h中把"#define CALIBRATION 0"改成 “#define CALIBRATION 1”表示进行标定标定之后,你就可以在工程目录下的"CalibFile" 文件夹中得到标定信息的文件。如果标定效果还不错,你就可以吧"#define CALIBRATION " 改成0,以后就不需要再标定,直接使用上一次的标定信息。你还需要把"#define ANALYSIS_MODE 1"这行代码放到stdafx.h中。 4,视频中使用的是10*7的棋牌格,共摄录40帧来计算摄像头的各种参数,如果你像使用其他棋盘格,可以在 "StereoFunctions.cpp"文件中修改相应参数。 5,如果你无法打开摄像头,可以在 "StereoGrabber.cpp"文件中修改代码“cvCaptureFromCAM(index)”中index的值。 6,About computing distance: it interpolates the relationship between depth-value and real-distance to third degree polynomial. So i used excel file "interpolation" for interpolation to find k1 to k4, you should find your own value of these parameters. 7,你可以通过调整控制窗口中各个参数的滑块,从而来得到更好的视差图。 8,在目录下的”distance“文件夹中,有计算距离信息的matlab代码。 9,如果你想了解基本的理论,可以看一下这个文档:http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-12232009-222118/unrestricted/Short_NJ_T_2009.pdf 视频中环境:vs2008,opencv2.1
标定步骤实现方法 1 计算标靶平面图像平面之间的映射矩阵 计算标靶平面图像平面之间的映射矩阵,计算映射矩阵时不考虑摄像机的成像模型,只是根据平面标靶坐标点和对应的图像坐标点的数据,利用最小二乘方法计算得到[ [ix] ] .2 求解摄像机参数矩阵 由计算得到的标靶平面和图像平面的映射矩阵得到摄像机内部参数相关的基本方程关系,求解方程得到摄像机内部参数,考虑镜头的畸变模型,将上述解方程获 得的内部参数作为初值,进行非线性优化搜索,从而计算出所有参数的准确值 [[x] ] .3 求解左右两摄像机之间的相对位置关系 设双目视觉系统左右摄像机的外部参数分别为Rl, Tl,Rr, Tr,,即Rl, Tl表示左摄像机世界坐标系的相对位置,Rr, Tr表示右摄像机世界坐标系的相对位置 [[xi] ]。因此,对于空间任意一点,如果在世界坐标系、左摄像机坐标系和右摄像机坐标系中的坐标分别为Xw,, Xl , Xr,则有:Xl=RlXw+Tl ;Xr=RrXw+Tr .因此,两台摄像机之间的相对几何关系可以由下式表示R=RrRl-1 ;T=Tr- RrRl-1Tl 在实际标定过程中,由标定靶对两台摄像机同时进行摄像标定,以分别获得两台摄像机的内、外参数,从而不仅可以标定出摄像机的内部参数,还可以同时标定双目视觉系统的结构参数 [xii] 。由单摄像机标定过程可以知道,标定靶每变换一个位置就可以得到一组摄像机外参数:Rr,Tr,Rl, Tl,因此,由公式R=RrRl-1 ;T=Tr- RrRl-1Tl,可以得到一组结构参数R和T
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