双目标定与双目校正的OpenCV应用

简介：
本篇文章详细介绍了如何使用OpenCV库进行双目标定和校准，并探讨了其在计算机视觉中的实际应用。 在计算机视觉领域，双目标定与双目校正是实现立体视觉的关键技术。它们使计算机能够模拟人类双眼的功能，并获取场景的三维数据。本实验将使用Visual Studio 2010作为开发环境，并结合OpenCV库来完成这一过程。 OpenCV是一个开源的计算机视觉库，它提供了大量处理图像和视频的函数与工具，极大地简化了开发者的工作流程。 双目标定是指确定两个摄像头之间的几何关系，包括位置及姿态。具体步骤如下： 1. **标定板设置**：需要一个具有已知几何形状（如棋盘格）的标定板，用于计算每个相机的内参和外参。 2. **图像采集**：从两个摄像头分别拍摄多张使用了该标定板的照片，并确保这些照片在不同的角度与位置上呈现，以覆盖整个视场范围。 3. **内参数校正**：单独对每台摄像机进行内参数的确定，包括焦距和主点坐标。OpenCV中的`calibrateCamera()`函数可以自动完成这一任务。 4. **外参计算**：通过标定板角点在世界坐标系与图像坐标系的位置信息来计算两个摄像头之间的相对位置及姿态（旋转矩阵和平移向量）。此步骤可使用OpenCV的`stereoCalibrate()`函数实现。 5. **校正畸变**：完成目标定后，需要对获取到的图像进行去畸变处理以消除镜头失真。这一步可以通过调用`initUndistortRectifyMap()`和`remap()`两个函数来达成。 双目校正是在完成了上述步骤之后的一个重要环节，目的是使两台摄像机拍摄的画面在同一平面内展示出来，便于后续的对应点匹配工作。具体操作包括： 1. **投影矩阵计算**：根据已知参数（如内参和外参）构建将两个摄像头图像映射到同一平面上所需的投影矩阵。 2. **校正映射创建**：利用上述步骤得到的投影矩阵，生成用于变换原始像素坐标的校正图。这可以通过`getRectifiedImages()`或`stereoRectify()`函数实现。 3. **立体匹配执行**：通过使用SIFT、SURF或者ORB等特征点检测算法以及Sad（绝对差值和）或其他基于像素级成本的匹配方法，对已进行双目校正后的图像实施对应点匹配操作。 4. **深度恢复处理**：利用得到的对应关系数据，采用如Birchfield-Tomasi或Zhangs Method等三角测量算法来计算场景中各点的实际距离。 在实验过程中所使用的TestCamera1文件可能包含了原始和校正后的图像、特征匹配结果以及相关参数信息。通过分析这些内容，可以深入理解和应用OpenCV的双目视觉技术。 总的来说，双目标定与双目校正是建立立体视觉系统的基础工作流程，能够为机器人导航、自动驾驶及三维重建等应用场景提供至关重要的深度数据支持。借助Visual Studio 2010和OpenCV库的强大功能组合，我们可以高效地实现这些任务，并进一步增强计算机对现实世界的感知能力。