攝像機標定的簡單理解與紀要

一、相機標定的方法和意義：

1、什麼是相機標定：

影象測量和機器視覺應用過程中，為確定空間物體表妹某一點的三維幾何位置與其在影象中對應點之間的相互關係，必須建立攝像機的幾何模型，這些幾何模型引數就是攝像機引數。在大多數條件下，這些引數必須通過實驗和計算得到，這個求解的過程就稱之為攝像機的標定。

2、相機標定的意義「

無論是在影象測量還是機器視覺應用中，攝像機引數的標定都是非常重要的環節，其標定結果的精度及演算法的w穩定性直接影響到攝像機工作產生結果的準確性。因此，做好攝像機標定是後續所有工作的必要前提。提高標定精度是科研工作的重點所在，標定的目的就是為了擬合相機內參、外參、畸變引數等引數。

二、攝像機的標定原理：

1.先介紹下攝像機成像原理

2.接著來說四個座標系的關係

我們可以把現實生活遇到的任何事物用座標系表示出來，當然也可以用座標系表示整個世界，於是便建立起了世界座標系。想象一下，攝像機拍攝的是一張二維，因此整個攝像機可以用乙個座標系去標識它獲取到的某個物體的位置，這是相機座標系。畫素座標系就是相片的座標系。成像平面座標系類似於畫素座標系。

3、標定中4個座標系之間的關係

4、攝像鏡頭的標定方法

1）線性標定方法

注意：該種標定方法只適應於不考慮攝像頭畸變的理想情況；但是攝像頭一般都有畸變（徑向畸變和切向畸變）

2）非線性標定方法：

也就是當鏡頭畸變明顯時，需要引入畸變模型，將線性標定模型轉換為非線性標定模型。通過非線性優化的方法求解相機引數。

3）兩步標定法

具體畫素座標z轉換到標定紙座標的過程：

擴充套件：相機畸變：

opencv和matlab都有對應的相機標定的工具包和函式，直接呼叫即可。

接下來介紹一些簡單通俗的關於標定的理解：

我們從單目視覺說起。平時我們都說要做視覺識別、測量云云，然後我們就會去拍照，再對數字影象做各種處理，顏色處理、灰度化、濾波、邊緣檢測、霍夫變換，最後得到了希望得到的特徵，是這樣的對吧？

不過請注意！到了這一步，其實我們僅僅是得到了一坨坨感興趣的畫素而已！究竟要怎樣才能把這些畫素轉化到現實世界的物件中呢？也就是說，究竟要怎樣對這些僅存在於影象中的東西進行測量，才能得到具有實際意義和尺度的資料呢？這個時候我們就懵逼了……

沒錯，攝像機標定的存在意義就是解決這個蛋疼的問題！！！

我們繼續看看，通過攝像機標定我們可以知道些什麼:

1.外引數矩陣：告訴你現實世界點(世界座標)是怎樣經過旋轉和平移，然後落到另乙個現實世界點(攝像機座標)上。

2.內引數矩陣：告訴你上述那個點在1的基礎上，是如何繼續經過攝像機的鏡頭、並通過針孔成像和電子轉化而成為畫素點的。

3.畸變矩陣：告訴你為什麼上面那個畫素點並沒有落在理論計算該落在的位置上，還tm產生了一定的偏移和變形！！！

上述3點的每乙個轉換，都有已經有成熟的數學描述，通過計算，我們完全可以精確地重現現實世界的任意乙個點到其數字影象上對應畫素點的投影過程。

總的來說，攝像機標定是通過尋找物件在影象與現實世界的轉換數學關係，找出其定量的聯絡，從而實現從影象中測量出實際資料的目的。