相机标定的OpenCV原理与步骤

简介：
本简介探讨了利用OpenCV进行相机标定的基本原理和操作步骤，涵盖内参外参计算、畸变矫正等内容，旨在帮助开发者掌握精确图像处理技术。 在计算机视觉领域内，相机标定是一个至关重要的步骤，它的目标是建立一个精确的模型来理解相机的成像特性和几何参数，并实现从三维世界坐标系到二维图像坐标系的有效转换。使用OpenCV进行这项工作时，主要涉及到以下概念和步骤： 1. 坐标系统： - 图像坐标系统：以像素为单位，通常原点位于左上角，x轴向右延伸而y轴向下。 - 相机坐标系统：一个三维直角坐标系用于描述场景中的物体位置，其中原点在相机光心处，并且x和y轴与图像平面平行，z轴指向内部空间方向垂直于该平面。 - 世界坐标系统：这是一个全局的三维坐标框架，用来定义现实中物体的位置。 2. 相机标定的基本原理： 标定过程涉及确定已知真实世界的点位置与其在相机中成像对应关系来计算内参数和外参数。具体步骤如下： - 第一步，找到世界坐标系中的点转换到相机坐标系统的变换方式。这需要求解旋转矩阵R和平移向量t。 - 第二步，建立从相机空间映射至图像平面的模型。这要求我们确定焦距（fx, fy）、主点位置（u0, v0）及其它畸变参数等内参。 3. 张正友标定法： 这种方法是广泛使用的标定技术之一，它通过至少10张从不同角度拍摄的棋盘格图像实现。利用角点检测和优化算法来求解相机内外参数，在OpenCV中使用calibrateCamera函数进行操作。 4. 畸变校正的理解： 相机镜头畸变主要包括径向畸变（由镜片形状引起）和切向畸变（因不平行而产生）。标定时需要估计这些参数，以便修正图像中的失真并提升精度。 5. 标定的注意事项： 在进行相机标定时应遵循如下建议：获取足够数量且角点分布均匀、覆盖整个视野范围内的棋盘格图片；确保拍摄环境稳定无干扰因素如光源变化或反射等影响；检查检测到的角点准确性，以保证最终结果的有效性。 通过上述步骤和注意事项的应用，可以使用OpenCV函数完成准确的相机标定工作，并获得内参矩阵及畸变系数数据，为后续计算机视觉任务提供坚实的基础。