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相機標定(3)---基於halcon的面陣相機標定

halcon標定可以參考halcon提供的例子程式3d_coordinates.hdev

1、攝像機外參:決定攝像機座標與世界座標系之間相對位置關係。

其中Pw為世界座標,Pc是攝像機座標,他們之間關係為

                               Pc = RPw + T

     式中,T= (Tx,Ty,Tz),是平移向量,R = R(α,β,γ)是旋轉矩陣,分別是繞攝像機座標系z軸旋轉角度為γ,繞y軸旋轉角度為β,繞x軸旋轉角度為α。6個引數組成(α,β,γ,Tx,Ty,Tz)為攝像機外參。

2、攝像機內參:確定攝像機從三維空間到二維影象的投影關係。

   針孔攝像機模型為6個引數(f,κ,Sx,Sy,Cx,Cy);遠心攝像機模型為5個引數(f,Sx,Sy,Cx,Cy)。

   線陣攝像機為9個引數(f,κ,Sx,Sy,Cx,Cy,width.highth)。

   其中,f為焦距;

         κ表示徑向畸變數級,如果κ為負值,畸變為桶型畸變,如果為正值,那畸變為枕型畸變。

         Sx,Sy是縮放比例因子。對針孔攝像機來講,表示影象感測器上水平和垂直方向上相鄰畫素之間的距離;

                             對於遠心攝像機模型,表示畫素在世界座標系中的尺寸。

         Cx,Cy是影象的主點。對針孔攝像機來講,這個點是投影中心在成像平面上的垂直投影,同時也是徑向

                           畸變的中心 。

                           對於遠心攝像機模型,只表示畸變的中心 。

        Vx,Vy,Vz:線陣攝像機必須與被拍攝物體之間有相對移動才能拍攝到一幅有用的影象。這是運動向量。

sx和sy是相鄰像元的水平和垂直距離

 3、標定板為正方形,尺寸大小為要照射區域寬度的1/3,如像區為100*80mm,那麼標定板為30*30mm。其中標定板按照D:\Program Files\HALCON-10.0\calib(具體的視個人安裝位置所定)來用CAD畫圖。下面是自制標定板的網址。

4、按照下面網址步驟進行標定

5、具體實施步驟

標定的目的是確定相機的內參和外參。

第一步:

    依照halcon標定板描述檔案(字尾名是.descr)尺寸製作標定板。一般標定板大小是照射區域的1/3,每個標定孔的畫素不能少於10個。

第二步:

       先定義內參的初始值。

StartCamPar:=[0.006,0,6e-6,6e-6,Width*0.5,Height*0.5,Width,Height]

依次是[焦距,畸變,畫素尺寸寬,畫素尺寸高,中心點座標寬,中心點座標高,圖片尺寸]

第三步:通過標定助手實現標定

       把記憶體儲存成檔案,通過標定助手完成。

write_cam_par (StartCamPar, 'E:/Halcon例子/攝像機標定/標定.dat')

攝像機標定

匯入自己剛才儲存的引數

選擇正確的描述檔案

然後可以標定了

攝像機標定

利用相機不斷採集標定

為使得圖片標定完成,調節下面這些引數。具體引數意義見翻譯的find_caltab、find_marks_and_pose這兩個引數。

攝像機標定

標定要是有問題會提示警告,如果沒有問題,標定板在每個位置每個標定孔都能識別出來。標定需要轉化十幾副圖片來準確確定內參和外參。檢視結果

攝像機標定

相機外參顯示在這塊

相機內參會顯示在這塊

點選儲存可以把內參和外參儲存成檔案。

接著可以入下圖插入程式碼。

攝像機標定

插入程式碼,插入整個標定過程

第四步:使用程式實現相機標定

create_calib_data ('calibration_object', 1, 1, CalibModelID)

set_calib_data_cam_param (CalibModelID, 0, 'area_scan_division', StartCamPar)

set_calib_data_calib_object (CalibModelID, 0, 'caltab_100mm.descr')

先定義一個標定模版控制代碼。接著開啟相機取圖或者直接讀檔案裡的圖,開始標定。

通過find_caltab找到標定板位置,然後通過find_marks_and_pose確定標定點座標和相機外參RCoord, CCoord, StartPose。

通過set_calib_data_observ_points把讀取的標定點座標與描述檔案比較結合相機外參,不斷修正相機標定模版CalibModelID。

calibrate_cameras (CalibModelID, ErrorsDiv)

    get_calib_data (CalibModelID, 'camera', 0, 'params', CamParam)

標定相機,讀取相機的引數給CamParam(內參)。

第五步:轉化成世界座標

image_points_to_world_plane (CamParam, StartPose, Row, Col, 'mm', X1, Y1)

把圖片中的Row, Col點們轉化到世界座標值X1, Y1

通過下面計算兩點距離

distance_pp (X1[0:4], Y1[0:4], X1[1:5], Y1[1:5], Distance)

可以通過image_to_world_plane來轉化圖片

第六步:確定原點(沒有實驗,待驗證)

標定時換很多位置放置標定板其實是為了內參標定的更準確,外參只要一張標定板圖就可以確定了。因此,換各個角度標定內參,最後一個位置把標定板放在自己想要的座標原點位置再標定一次,那麼轉換成世界座標後,座標原點就是標定板中心點,標定板上的小黑角在第三象限,依次右手為Y軸,X軸。(注:標定板防止的平面Z最好與使用的平面平行。Z軸正方向為垂直平面向下。

  攝像機標定

然後,考慮標定板的厚度0.75mm,重新設定原點,光Z改變了(下面函式單位為m)。

set_origin_pose (Pose, 0, 0, 0.00075, NewPose)

下面是標定時halcon引數:

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