【opencv】示例 3calibration.cpp 利用OpenCV库进行三路相机校准

最新推荐文章于 2024-12-09 12:45:49 发布

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文章标签： opencv 数码相机人工智能计算机视觉

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/cxyhjl/article/details/137388629

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此代码是一个利用OpenCV库进行三路相机校准的C++程序。这个示例程序主要用于校准水平摆放的三台相机。

以下是关键函数及其功能的简要总结：

help(char** argv): 显示程序的使用方法。
calcChessboardCorners(Size boardSize, float squareSize, vector<Point3f>& corners): 计算棋盘格角点的3D位置。
run3Calibration(...): 运行三个相机的校准过程，包括单独校准每个相机和校准相机对(1,2)和(1,3)。
readStringList(const string& filename, vector<string>& l): 从文件读取图像列表。
main(int argc, char** argv): 程序的入口点。处理命令行参数，执行校准流程，并显示结果。

主要的类和方法：

类Size：表示图像或棋盘格的尺寸。
类Point3f和Point2f：分别表示3D点和2D图像点。
类Mat：OpenCV的核心类，用于存储和处理图像数据。
类FileStorage：用于读写XML或YAML格式的OpenCV数据文件。

程序的执行流程：

解析命令行参数，包括棋盘格尺寸、输出文件名等。
从文件读取图像列表并检查其合法性。
对每张图像检测棋盘格角点，并存储到相应的列表中。
调用run3Calibration函数对三个相机单独进行校准，然后对相机对进行立体校准，得到摄像机的矩阵和畸变系数，以及相机间的旋转和平移矩阵。
使用stereoCalibrate函数获取立体校准的结果和相关参数。
通过rectify3Collinear函数计算纠正相机图像畸变后的矩阵。
使用initUndistortRectifyMap和remap函数处理图像，消除畸变并进行矫正。
显示矫正后的图像，并通过按键操作来退出图像显示。

最后，该程序将所有计算出的参数写入YAML格式的输出文件中。这些参数包括传感器的内参矩阵、畸变系数、旋转矩阵、投影矩阵和视差比率。这些参数对于计算机视觉和图像处理应用非常重要，可以用来纠正图像的畸变并将多个相机视图整合到同一坐标系中。

// 文件名: 3calibration.cpp -- 用于一起校准一条水平线上的3个相机的程序。


#include "opencv2/calib3d.hpp"          // 包含OpenCV相机标定和三维重建相关功能的头文件
#include "opencv2/imgproc.hpp"          // 包含OpenCV图像处理相关功能的头文件
#include "opencv2/imgcodecs.hpp"        // 包含OpenCV图像编解码相关功能的头文件
#include "opencv2/highgui.hpp"          // 包含OpenCV高级用户界面相关功能的头文件
#include "opencv2/core/utility.hpp"     // 包含OpenCV核心功能（如命令行解析）相关的头文件


#include <stdio.h>                      // 包含标准输入输出相关功能的头文件
#include <string.h>                     // 包含C语言字符串操作相关功能的头文件
#include <time.h>                       // 包含C语言时间操作相关功能的头文件


using namespace cv;                    // 使用opencv命名空间
using namespace std;                   // 使用std命名空间


enum { DETECTION = 0, CAPTURING = 1, CALIBRATED = 2 }; // 定义枚举类型，用于描述相机的不同状态


static void help(char** argv)          // 定义帮助函数，用于输出程序的用法说明
{
        // 输出帮助信息，包含如何使用程序和各种命令行参数的说明
        printf( "\nThis is a camera calibration sample that calibrates 3 horizontally placed cameras together.\n"
               "Usage: %s\n"
               "     -w=<board_width>         # the number of inner corners per one of board dimension\n"
               "     -h=<board_height>        # the number of inner corners per another board dimension\n"
               "     [-s=<squareSize>]       # square size in some user-defined units (1 by default)\n"
               "     [-o=<out_camera_params>] # the output filename for intrinsic [and extrinsic] parameters\n"
               "     [-zt]                    # assume zero tangential distortion\n"
               "     [-a=<aspectRatio>]      # fix aspect ratio (fx/fy)\n"
               "     [-p]                     # fix the principal point at the center\n"
               "     [input_data]             # input data - text file with a list of the images of the board\n"
               "\n", argv[0] );


}


static void calcChessboardCorners(Size boardSize, float squareSize, vector<Point3f>& corners) // 定义函数计算棋盘角点
{
    corners.resize(0); // 清空角点向量


    // 使用嵌套循环按棋盘的格子顺序，计算每个内角点的世界坐标，存入角点向量中
    for( int i = 0; i < boardSize.height; i++ )
        for( int j = 0; j < boardSize.width; j++ )
            corners.push_back(Point3f(float(j*squareSize),
                                      float(i*squareSize), 0));
}


// 定义了三相机标定函数，输入为2D图像点，图像大小，棋盘大小，方格大小，纵横比等参数，输出为相机矩阵、
// 畸变系数以及两两相机之间的旋转和平移矩阵
static bool run3Calibration(vector<vector<Point2f> > imagePoints1,
                            vector<vector<Point2f> > imagePoints2,
                            vector<vector<Point2f> > imagePoints3,
                            Size imageSize, Size boardSize,
                            float squareSize, float aspectRatio,
                            int flags,
                            Mat& cameraMatrix1, Mat& distCoeffs1,
                            Mat& cameraMatrix2, Mat& distCoeffs2,
                            Mat& cameraMatrix3, Mat& distCoeffs3,
                            Mat& R12, Mat& T12, Mat& R13, Mat& T13)
{
    int c, i;


    // step 1: 分别校准每个相机
    vector<vector<Point3f> > objpt(1);                         // 定义对象点的向量（3D点）
    vector<vector<Point2f> > imgpt;                            // 定义图像点的向量（2D点）
    calcChessboardCorners(boardSize, squareSize, objpt[0]);    // 计算每个棋盘角的三维点
    vector&