【OpenCV-应用之路】-------单目相机标定-函数解析：calibrateCamera()

首先，先看看OpenCV提供的标定接口：

opencv函数：

    double calibrateCamera(
        InputArrayOfArrays objectPoints,        //输入：目标点位 的集合的集合
        InputArrayOfArrays imagePoints,         //输入：图像点位 的集合的集合
        Size imageSize,                         //输入：图像尺寸 
        InputOutputArray cameraMatrix,          //输出：相机内参矩阵（fx,fy,cx,cy）
        InputOutputArray distCoeffs,            //输出：畸变矫正多项式（k1,k2,p1,p2,k3...）
        OutputArrayOfArrays rvecs,              //输出：旋转矩阵 的集合
        OutputArrayOfArrays tvecs,              //输出：平移矩阵 的集合
        int flags = 0,                          //输入：对标定过程方法进行更精细的控制
        TermCriteria criteria =                 //输入：迭代参数
        TermCriteria(TermCriteria::COUNT + TermCriteria::EPS, 30, DBL_EPSILON));

计算流程大概分为以下两步：

1.通过大量的对应点：   物体的目标点（现实世界）和 物体投影点（图片中）计算出内参矩阵和畸变矫正多项式

2.再以得到的内参矩阵和畸变矫正多项式和输入数据，进行迭代修正。得到更好的输出结果。

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以下是参数详细解析：

参数一：InputArrayOfArrays：objectPoints，输入目标点的位置 的集合的集合。

其每个点位代表着物体的三维坐标。

参数类型可为 ：vector>>

 

参数二：InputArrayOfArrays：imagePoints，图像点位 的集合的集合

其每个点，是objectPoints中的点投影在图片中成像的对应点。

参数类型可为 ：vector>>

PS：objectPoints和imagePoints数组大小和每个数组的数组大小应该一致，且每个点一一对应。

 

参数三：Size：imageSize 图像尺寸

参数四：InputOutputArray： cameraMatrix  相机内参矩阵

如图：其中fx，fy分别为x/y方向的焦距，cx，cy为光轴对于投影平面坐标中心的偏移量

该参数固定以3x3双精度类Mat类型返回。

可配合cv::getOptimalNewCameraMatrix()函数使用，解决矫正后边缘像素为空问题

Ps1:当flags设置有固定中心（即：cv::CALIB_FIX_PRINCIPAL_POINT）时，固定光轴主点为图像中心。

Ps2:当flags设置有固定中心（即：cv::CALIB_FIX_PRINCIPAL_POINT | cv::CALIB_USE_INTRINSIC_GUESS）时，

直接使用传入光轴偏移量cx,cy计算。

Ps3:当flags设置有固定焦距（即：cv::CALIB_FIX_FOCAL_LENGTH）时，直接使用传入焦距fx，fy计算。

 

参数五：InputOutputArray distCoeffs 畸变矫正多项式（k1,k2,p1,p2,k3....k6）

其中k1，k2.....k6 为泰勒级数展开的系数 用于矫正透镜造成的径向畸变

p1,p2 用于矫正透镜切向畸变造成的畸变(可参考铅锤模型)

该参数固定以双精度类Mat类型返回。

默认返回k1,k2,p1,p2,k3。需要k4,k5,k6时可设置flags为：CV_CALIB_RATIONAL_MODEL（一般只用于鱼眼镜头）

ps::可通过设置cv::CALIB_FIX_Kn来固定对应的Kn在迭代修正过程中保持不变。

 

参数六：OutputArrayOfArrays rvecs 旋转矩阵 的集合

类型可为Vector ，其中每个Mat 为1x3的Rodrigues表现的空间旋转矩阵。

 

参数七：OutputArrayOfArrays tvecs 平移矩阵 的集合

类型可为Vector ，其中每个Mat 为1x3的平移矩阵。

 

参数七：int flags 对标定过程方法进行更精细的控制

除上述flags外还有：

CALIB_FIX_ASPECT_RATIO：修正过程中 fx,fy的比值不变。（若CV_CALIB_USE_INTRINSIC_GUESS被设置，则只更改fy值）

CALIB_ZERO_TANGENT_DIST：设置切向畸变为0；

 

参数八：TermCriteria criteria  迭代参数

TermCriteria 类有三个成员 (int type,int maxCount,double epsilon)

分别是 迭代类型（翻译为迭代终止条件更符合），最大迭代次数，期望精度

迭代类型有：COUNT, EPS or COUNT + EPS  (满足次数，满足精度，或两者之一)

 

返回值：重投影的均方根误差