单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)

1. ROS中相机标定
1.1 开始之前
做以下准备:
* 一个已知维度的棋盘,下载链接
>注意:8*6 的棋盘代表8*6个节点,也就是说9*7个黑白方块
* 5m*5m 的光线充足的区域
* 可以通过 `ROS` 发布图像的相机

1.2 编译  
获得依赖项并编译驱动

rosdep install camera_calibration

列出topics,

rostopic list

这回列出所有topics,查看是否有  image_raw topic,  ROS 缺省的topics一般是以下两种:
/camera/camera_info
/camera/image_raw

1.3 运行校准节点
 加载要校准的topic:  

rosrun camera_calibration cameracalibrator.py --size 8x6 --square 0.108 image:=/camera/image_raw camera:=/camera

 这条语句会打开校准窗口, 窗口的棋盘会被高亮显示,如下所示:
 单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第1张图片
若不能打开窗口,运行以下语句:

 --no-service-check

(1.4 双棋盘)
若用多个棋盘,则需要多个`--siz` 和 `--square`参数,同时确保棋盘的维度不同来保证相机可以区分他们。

1.5 移动棋盘
为了更好地校准, 需要在相机前移动棋盘, 例如:
*  把棋盘放到视野的左右前后: X-- 代表视野的左右;Y-- 代表视野的上下; Size-- 代表距离相机的距离,即棋盘大小;  skew-- 代表棋盘的倾斜度
* 棋盘应该覆盖大部分视野
* 棋盘向左右前后倾斜
每一步都要举起棋盘直到窗口的棋盘高亮显示为止  

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第2张图片单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第3张图片单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第4张图片

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第5张图片单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第6张图片单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第7张图片
当你移动棋盘的过程,你会看到窗口右边的柱不断变长,当`CALIBRATE`按钮变亮时,点击它校准。
这个过程可能会需要一会儿,期间窗口可能会变黑,请耐心等待。
 单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第8张图片
1.6 校准结果  
你会在终端窗口看见校准结果(注释里面有参数解释)并在校准窗口看到校准的图片。  
单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第9张图片

D =  [-0.33758562758914146, 0.11161239414304096, -0.00021819272592442094, -3.029195446330518e-05]
K =  [430.21554970319971, 0.0, 306.6913434743704, 0.0, 430.53169252696676, 227.22480030078816, 0.0, 0.0, 1.0]
R =  [1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0]
P =  [1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0]
# oST version 5.0 parameters


[image]

width
640

height
480

[narrow_stereo/left]

# 相机内参矩阵
camera matrix
430.215550 0.000000 306.691343
0.000000 430.531693 227.224800
0.000000 0.000000 1.000000

# 相机畸变矩阵
distortion
-0.337586 0.111612 -0.000218 -0.000030 0.0000

# 矫正矩阵,一般为单位矩阵
rectification
1.000000 0.000000 0.000000
0.000000 1.000000 0.000000
0.000000 0.000000 1.000000

# 投影矩阵,即旋转矩阵和平移矩阵
projection
1.000000 0.000000 0.000000 0.000000
0.000000 1.000000 0.000000 0.000000
0.000000 0.000000 1.000000 0.000000


如果你对校准结果满意,点击`COMMIT`按钮, 这回将校准的参数发送到相机永久储存,校准窗口将会退出,同时终端窗口写着:`writing calibration data to ...`  

1.7 创建`.yml`文件
之后你可以调用这个文件加载任意相机  

 

 

2. Matlab中相机标定

将带有棋盘的图片存储下来

1. 选择Matlab中标定相机的工具,如图左下角所示:

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第10张图片

2.2 导入图片

点击Add Images 导入图片,此处可以导入多张图片

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第11张图片

设置棋盘格的大小:

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第12张图片

导入的图片可能有无效的会被自动检测:

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第13张图片

点击窗口上面的Calibrate 的按钮,下图为标定结果

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第14张图片

点击右上角Export camera 可以将标定结果显示到命令行窗口:

单目相机标定(分别利用ROS和Matlab)_第15张图片

 

参考文献
ROS
How to Calibrate a Monocular Camera

Matlab相机标定

相机标定原理

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