OpenCV学习笔记(七) 相机标定的函数理解与学习

Opencv实现张正友法相机标定

相机标定的目的：获取摄像机的内参和外参矩阵（同时也会得到每一幅标定图像的选择和平移矩阵），内参和外参系数可以对之后相机拍摄的图像就进行矫正，得到畸变相对很小的图像。

相机标定的输入：标定图像上所有内角点的图像坐标，标定板图像上所有内角点的空间三维坐标（一般情况下假定图像位于Z=0平面上）。

相机标定的输出：摄像机的内参、外参系数。

矫正原始图像的完整流程：

 

1. 准备标定图片

2. 对每一张标定图片，提取角点信息

3. 对每一张标定图片，进一步提取亚像素角点信息

4. 在棋盘标定图上绘制找到的内角点（非必须，仅为了显示）

5. 相机标定

6. 对标定结果进行评价

7. 查看标定效果——利用标定结果对棋盘图进行矫正

1. 准备标定图片

标定图片需要使用标定板在不同位置、不同角度、不同姿态下拍摄，最少需要3张，以10~20张为宜。标定板需要是黑白相间的矩形构成的棋盘图，制作精度要求较高

2.对每一张标定图片，提取角点信息

需要使用findChessboardCorners函数提取角点，这里的角点专指的是标定板上的内角点，这些角点与标定板的边缘不接触。

findChessboardCorners

CV_EXPORTS_W bool findChessboardCorners( InputArray image, Size patternSize,

                                         OutputArray corners,

                                         int flags=CALIB_CB_ADAPTIVE_THRESH+CALIB_CB_NORMALIZE_IMAGE );

第一个参数Image，传入拍摄的棋盘图Mat图像，必须是8位的灰度或者彩色图像；

第二个参数patternSize，每个棋盘图上内角点的行列数，一般情况下，行列数不要相同，便于后续标定程序识别标定板的方向；

第三个参数corners，用于存储检测到的内角点图像坐标位置，一般用元素是Point2f的向量来表示：vector<Point2f> image_points_buf;

第四个参数flage：用于定义棋盘图上内角点查找的不同处理方式，有默认值。

 

通过调用cvFindChessboardCorners实现

CvCBQuad用来存储棋盘上的方格信息，CvCBCorner用来存储棋盘方格的四个角点

标识符：CV_CALIB_CB_NORMALIZE_IMAGE  是否进行灰度直方图均衡化

        CV_CALIB_CB_FAST_CHECK    检查是否有要找的棋盘格

        CV_CALIB_CB_ADAPTIVE_THRESH  是否进行自适应阈值

         CV_CALIB_CB_FILTER_QUADS  是否使用其他的准则（如轮廓面积，周长，方形形状）来去除在轮廓检测阶段检测到的错误方块。

1. 将图片从RGB转为GRAY，并进行灰度直方图均衡化cvEqualizeHist，并检查是否有要找的棋盘格cvCheckChessboard  要求：图像为8bit,3通道或单通道

对于下列的操作，如未找到角点，会重复进行6次，在每一次中，图像膨胀的核的大小会不断增大。

2. 根据标识符进行图像二值化，并进行图像膨胀，使用cvStartFindContours寻找轮廓，排除面积小于25的轮廓，并对每个轮廓多次进行多边形逼近cvApproxPoly，获取四边形。之后判断轮廓是否为凸边形cvCheckContourConvexity，最后通过面积、边长进一步筛选。

3. 寻找每个方格的相邻方格，并记相邻方格的个数，连同相邻方格的信息存在相应CvCBQuad结构体中。二值图像在膨胀后原本相邻的方格，分开了，原来相连部分有一个公共点，现在分开变成了两个点。找到相邻的方格之后，计算出原来的公共点，用公共点替代膨胀后分开的点。这主要由icvFindQuadNeighborhors函数完成。

4. 对所有“方格”(包括被误判的)分类，分类的原则是类内所有方格是相邻的。由icvFindConnectedQuads函数完成。

5. 根据已知所求的角点个数，判别每个类中方格是否为所求的棋盘方格，并对棋盘方格排序，即该方格位于哪行那列。在这个过程中，可以添加每类方格总缺少的方格，也可以删除每类方格中多余的方格。icvOrderFoundConnetedQuads函数完成该过程。

6. icvCleanFoundConnectedQuads函数、icvCheckQuadGroup函数根据已知棋盘的方格个数<