小杨说事-基于Halcon的多相机坐标系统一原理个人理解

        大家好呀，时隔两年小杨说事系列又开始更新了，打工人在苦逼的自动化行业里面挣扎着，工作了三年看到还有很多朋友在学习机器视觉，尤其是定位类型项目，旋转中心，分离轴，多相机标定等概念还是剪不断，里还乱的状态，事实证明要想真正弄懂还得是和小杨说事第一篇文章一样，咱CAD模拟呀，谁让咱自己没个设备呢，第一篇文章链接如下：

小杨说事-基于海康机器视觉算法平台的对位贴合项目个人理解_果汁分你一半哈哈的博客-CSDN博客都说“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，可惜咱没这条件呀，没项目咱也不能干坐着呀，那咱发挥主观能动性，咱不是学机械的么，还好还记得一点CAD的知识，今天小杨说事，咱就“纸上谈兵”，用CAD结合公司的视觉算法平台VisionMaster来说说相机映射和对位贴合的事，如果有错误的地方，还请各位自动化前辈多多指教，毕竟网上的关于这个知识太少了。实际的生产过程中，我们常常会碰到这样的情况，机械手从工位...https://blog.csdn.net/qq_34836838/article/details/102856605        这里还想废话几句，如今自动化行业公司都有自己的小框架，搞纯定位类项目是真的赚不到钱了，剩下的就是一些高精度，打光难的搞人项目了，也希望自己能多学习一些其他类型的项目吧，欢迎朋友们互相交流，以后小杨也会多分享一些自己的见解，帮助大家，做大家的朋友，做时间的朋友。

        回到正题，视觉定位类项目通常会遇到下面的场景，大尺寸产品的高精度对位贴合，这个时候往往会选取多个相机，分别拍摄产品的四个角落或者四条直线边缘，或者是大尺寸产品的高精度尺寸测量，也是同样的方式，这个时候如果我们直接利用第一篇文章的相机映射，通过机构移动标定板，每个相机都拍同一组Mark点的话，还会多引入机构误差，一般我们会采用多相机坐标系统

 

一方式，通俗的话讲就是，选取多相机中的一个相机作为主相机，其他副相机的图像坐标系和主相机图像坐标系进行标定，最终相当于主相机的视野可以实现无限扩展，坐标系统一之后，再对主相机做手眼标定，就可以完成对位贴合或者尺寸测量啦，流程如下：

         说了这么多，又到了激动人心的模拟阶段了，首先需要制作高精度的标定板，该标定板上需要加工Mark点，单个相机里面最少需要确定4个mark点，Mark点之间的位置关系是固定的，确保每个相机视野范围内都能拍到各自Mark点，标定板上加工4组Mark点，每组Mark点又包含4个小Mark点，如图中蓝色部分标识，小Mark点的相对位置关系保持一致，下图为示例说明：

 将标定板放置在四个相机下，分别打开相机，采集Mark点图像，如下图所示，标记的每个相机坐标系之间都存在角度及位置偏移（对应实际的设备就是各相机之间安装存在偏差，这里只是加大了旋转角度，实际各相机基本出于平行状态）。其中，相机2坐标系相对于相机1坐标系逆时针转了30°，相机3坐标系相对于相机1顺时针旋转了30°，相机4坐标系相对于相机坐标系1顺时针转了45°。

 每个相机按照1-2-3-4的顺序依次提取出对应的Mark点的图像坐标，这里只示例相机坐标系一和相机坐标系二，其余相机类似。

 然后需要确认各个相机拍摄的Mark点的对应关系，例如下图中，相机1拍摄的Mark点和相机2拍摄的Mark点之间仅存在水平方向的偏移（偏移距离为1137.1291），按照相机1拍摄的Mark点1建立如下坐标系，可以分别得出相机1视野范围内的4个Mark点的物理坐标以及相机2视野范围内的4个物理坐标，如下表格所示

 获得以上数据，就可以求解出相机图像坐标系2到相机图像坐标系1的转换关系。

 具体计算代码如下：

 计算结果如下：

在CAD图中实际测量比对，相机2相对于相机1图像坐标系只发生了逆时针旋转30°，坐标原点偏移为1346.52和111.89，数据验证通过。

        该计算方式为纯理论计算，上不会存在误差，而且坐标比例为1：1，和标定板放置的角度无关，实际使用过程中可以适当增加每组Mark点数量，提高标定精度，实际标定板上的Mark点可以根据需求制作，比如：

 

 但是还是建议使用类似康耐视的带二维码的棋盘格标定片，材质为菲林片，这样不仅上相机能看到，下相机也能看到，还可以做上下相机映射了

 注意放置标定板的时候，需要平整

        如果大家需要提高精度，还可以借鉴康耐视的方法，提取视野中Mark点附近的多个角点来提高精度

 

        大家可以利用CAD完成剩下的两组相机的标定，然后在实际机台上跑一跑。

        打完收工，下一篇待续。